Android JNI编程—JNI基础 _Android

白日放歌须纵酒，青春作伴好还乡。这篇文章主要讲述Android JNI编程—JNI基础相关的知识，希望能为你提供帮助。
什么是JNI，怎么使用JNI——java Native Interface，它是Java平台的一个特性(并不是android系统特有的)。其实主要是定义了一些JNI函数，让开发者可以通过调用这些函数实现Java代码调用C/C++的代码，C/C++的代码也可以调用Java的代码，这样就可以发挥各个语言的特点了。那么怎么使用JNI呢，一般情况下我们首先是将写好的C/C++代码编译成对应平台的动态库(windows一般是dll文件，linux一般是so文件等)，这里我们是针对Android平台，所以只讨论so库。由于JNI编程支持C和C++编程，这里我们的栗子都是使用C++，对于C的版本可能会有些差异，但是主要的内容还是一致的，大家可以触类旁通。
举一个简单的例子这里还是直接从代码说起，这样更加形象和直观，也便于理解。今天使用的Java代码如下：

public class AndroidJni {static{ System.loadLibrary("main"); }public native void dynamicLog(); public native void staticLog(); }

这里我们定义了两个声明为native的方法，并声明了一块静态区域，在该静态区域类加载名为libmain.so的库，这里我们说是libmain.so库，但是加载的时候却只写了“main”，其实大家只要知道这是约定的就可以了。
C++代码如下：

#include < jni.h> #define LOG_TAG "main.cpp"#include "mylog.h"static void nativeDynamicLog(JNIEnv *evn, jobject obj){LOGE("hell main"); }JNIEXPORT void JNICALL Java_com_github_songnick_jni_AndroidJni_staticLog (JNIEnv *env, jobject obj) { LOGE("static register log "); }JNINativeMethod nativeMethod[] = {{"dynamicLog", "()V", (void*)nativeDynamicLog},}; JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM *jvm, void *reserved) {JNIEnv *env; if (jvm-> GetEnv((void**) & env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {return -1; } LOGE("JNI_OnLoad comming"); jclass clz = env-> FindClass("com/github/songnick/jni/AndroidJni"); env-> RegisterNatives(clz, nativeMethod, sizeof(nativeMethod)/sizeof(nativeMethod[0])); return JNI_VERSION_1_4; }

这里引用了两个头文件，jni.h和mylog.h，其中jni.h是定义了很多我们使用的JNI函数和结构体，mylog.h是我自己定义的打印Android log的函数(功能和Java的Log类相同)。
这里暂时不讨论怎么编译成so库以及so库的一些规范。这里假定将上面的C++程序编译成了一个叫libmain.so的文件。在Java层使用System.loadLibarary("main")方法将该so库加载起来，使得dynamicLog()、staticLog()和对应的Java_com_github_songnick_jni_AndroidJni_staticLog()、nativeDynamicLog()两个native方法链接起来，当然这部分工作都是由Java虚拟机完成的，那么具体是怎么完成的，接下来将根据上面的代码进行分析。
静态注册native方法
在上面的代码中看到了JNIEXPORT和JNICALL关键字，这两个关键字是两个宏定义，他主要的作用就是说明该函数为JNI函数，在Java虚拟机加载的时候会链接对应的native方法，在AndroidJni.java的类中声明了staticLog()为native方法，他对应的JNI函数就是Java_com_github_songnick_jni_AndroidJni_staticLog(),那么是怎么链接的呢，在Java虚拟机加载so库时，如果发现含有上面两个宏定义的函数时就会链接到对应Java层的native方法，那么怎么知道对应Java中的哪个类的哪个native方法呢，我们仔细观察JNI函数名的构成其实是：Java_PkgName_ClassName_NativeMethodName，以Java为前缀，并且用“_”下划线将包名、类名以及native方法名连接起来就是对应的JNI函数了。一般情况下我们可以自己手动的去按照这个规则写，但是如果native方法特别多，那么还是有一定的工作量，并且在写的过程中不小心就有可能写错，其实Java给我们提供了javah的工具帮助生成相应的头文件。在生成的头文件中就是按照上面说的规则生成了对应的JNI函数，我们在开发的时候直接copy过去就可以了。这里上面的代码为例，在AndroidStudio中编译后，进入项目的目录app/build/intermediates/classes/debug下，运行如下命令：

javah -d jni com.github.songnick.jni.AndroidJni

这里-d指定生成.h文件存放的目录(如果没有就会自动创建)，com.github.songnick.jni.AndroidJni表示指定目录下的class文件。这里简单介绍一下生成的JNI函数包含两个固定的参数变量，分别是JNIEnv和jobject，其中JNIEnv后面会介绍，jobject就是当前与之链接的native方法隶属的类对象(类似于Java中的this)。这两个变量都是Java虚拟机生成并在调用时传递进来的。
动态注册
上面我们介绍了静态注册native方法的过程，就是Java层声明的native方法和JNI函数是一一对应的，那么有没有方法让Java层的native方法和任意的JNI函数链接起来，当然是可以的，这就得使用动态注册的方法。接下来就看看如何实现动态注册的。
JNI_OnLoad函数当我们使用System.loadLibarary()方法加载so库的时候，Java虚拟机就会找到这个函数并调用该函数，因此可以在该函数中做一些初始化的动作，其实这个函数就是相当于Activity中的onCreate()方法。该函数前面有三个关键字，分别是JNIEXPORT、JNICALL和jint，其中JNIEXPORT和JNICALL是两个宏定义，用于指定该函数是JNI函数。jint是JNI定义的数据类型，因为Java层和C/C++的数据类型或者对象不能直接相互的引用或者使用，JNI层定义了自己的数据类型，用于衔接Java层和JNI层，至于这些数据类型我们在后面介绍。这里的jint对应Java的int数据类型，该函数返回的int表示当前使用的JNI的版本，其实类似于Android系统的API版本一样，不同的JNI版本中定义的一些不同的JNI函数。该函数会有两个参数，其中*jvm为Java虚拟机实例，JavaVM结构体定义了以下函数：

DestroyJavaVM AttachCurrentThread DetachCurrentThread GetEnv

这里我们使用了GetEnv函数获取JNIEnv变量，上面的JNI_OnLoad函数中有如下代码：

JNIEnv *env; if (jvm-> GetEnv((void**) & env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {return -1; }

这里调用了GetEnv函数获取JNIEnv结构体指针，其实JNIEnv结构体是指向一个函数表的，该函数表指向了对应的JNI函数，我们通过调用这些JNI函数实现JNI编程，在后面我们还会对其进行介绍。
获取Java对象，完成动态注册上面介绍了如何获取JNIEnv结构体指针，得到这个结构体指针后我们就可以调用JNIEnv中的RegisterNatives函数完成动态注册native方法了。该方法如下：

jint RegisterNatives(jclass clazz, const JNINativeMethod* methods, jint nMethods)

第一个参数是Java层对应包含native方法的对象(这里就是AndroidJni对象)，通过调用JNIEnv对应的函数获取class对象(FindClass函数的参数为需要获取class对象的类描述符)：

jclass clz = env-> FindClass("com/test/jni/AndroidJni");

第二个参数是JNINativeMethod结构体指针，这里的JNINativeMethod结构体是描述Java层native方法的，它的定义如下：

typedef struct { const char* name; //Java层native方法的名字 const char* signature; //Java层native方法的描述符 void*fnPtr; //对应JNI函数的指针 } JNINativeMethod;

第三个参数为注册native方法的数量。一般会动态注册多个native方法，首先会定义一个JNINativeMethod数组，然后将该数组指针作为RegisterNative函数的参数传入，所以这里定义了如下的JNINativeMethod数组：

JNINativeMethod nativeMethod[] = {{"dynamicLog", "()V", (void*)nativeDynamicLog}};

最后调用RegisterNative函数完成动态注册：

env-> RegisterNatives(clz, nativeMethod, sizeof(nativeMethod)/sizeof(nativeMethod[0]));

JNIEnv结构体【Android JNI编程—JNI基础】上面提到JNIEnv这个结构体，它就老厉害了，指向一个函数表，该函数表指向一系列的JNI函数，我们通过调用这些JNI函数可以实现与Java层的交互，这里简单的看看几个定义的函数：

.......... jfieldID GetFieldID(jclass clazz, const char* name, const char* sig) jboolean GetBooleanField(jobject obj, jfieldID fieldID) jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char* name, const char* sig) CallVoidMethod(jobject obj, jmethodID methodID, ...) CallBooleanMethod(jobject obj, jmethodID methodID, ...) ..........

这里简单的看看上面的四个函数，GetFieldID()函数是获取Java对象中某个变量的ID，GetBooleanField()函数是根据变量的ID获取数据类型为Boolean的变量。GetMethodID()函数是获取Java对象中对应方法的ID，CallVoidMethod()根据methodID调用对应对象中的方法，并且该方法的返回值为Void类型。通过这些函数我们可以实现调用Java层的代码。