引子

對于剛?cè)腴T的Android開發(fā)者來說，JNI是較難掌握的。JNI有一層神秘面紗，讓人敬而遠之。需要同時掌握C/C++語言與Android應用開發(fā)技術也提高了進入門檻。
讓我們揭開面紗，由淺入深地學習JNI技術。

JNI是什么

JNI是Java Native Interface的縮寫，直譯成中文就是Java本地接口。JNI并不是Android特有的技術。在Android之前就在Java中得到廣泛應用。Java能做到平臺無關是因為運行在虛擬機上，而不同虛擬機在各自平臺的實現(xiàn)，大多采用C/C++語言。通過JNI技術，Java代碼可以調(diào)用C/C++的函數(shù)，反過來，C/C++也可以調(diào)用Java層的函數(shù)。JNI是溝通Java世界與Native世界的橋梁。
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JNI與Android

JNI在Android開發(fā)中占有重要地位。
大家都知道Android系統(tǒng)的四層結(jié)構(gòu)。

最底層是Linux內(nèi)核層。

第二層Native層包括了運行時庫和其他動態(tài)庫，比如OpenGL ES，WebKit庫等，都是用C或C++寫的。

再上一層系統(tǒng)框架層是使用Java寫的，它與Native層的交互，就大量使用了JNI技術，比如文件操作和socket操作等。

在最上層應用層，NDK開發(fā)組件使得開發(fā)者可以使用C++來編寫核心算法，提高性能和代碼復用性。應用需要使用到Android平臺特性的地方，通過JNI來與Java層溝通，調(diào)用Android系統(tǒng)庫提供的、Java語言編寫的API，比如播放音樂視頻，獲取用戶地理位置信息或者發(fā)送短信。

我們用JNI來做什么

目前，市面上大部分手機游戲由于性能和跨平臺的考慮，核心部分使用C/C++語言編寫。而且，開發(fā)過程中或多或少會使用到開源庫或游戲引擎，包括渲染引擎，物理引擎和音樂音效引擎等，它們大都使用C/C++編寫。在制作Android平臺的版本時，前端與手機特性相關的功能使用Java語音編寫。兩部分交互時需要使用JNI技術。

JNI開發(fā)流程

這里介紹我們平時常用的，在C++部分調(diào)用Java方法的場景。假設我們的游戲需要獲取用戶當前的地理位置信息，用來匹配附近玩家。獲取地理位置信息需要從Android的LocationManager中獲取，匹配工作在C++代碼中完成。

直接上代碼

MainActivity.java

package com.samxu.hello_jni; public class MainActivity extends Activity {public LocationUtil locationUtil;public LocationManager mLocationManager;public Button button1;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);// Get a reference to the LocationManager object.mLocationManager = (LocationManager) getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);locationUtil = new LocationUtil();locationUtil.mLocationManager = mLocationManager;//調(diào)用Native方法stringFromJNI()Log.v("hello_jni", stringFromJNI());button1 = (Button) findViewById(R.id.button1);button1.setOnClickListener(new OnClickListener() {@Overridepublic void onClick(View v) {//調(diào)用Native方法callSetupFromJNI()Log.v("hello_jni", callSetupFromJNI());}});}public native String stringFromJNI();public native String callSetupFromJNI();static {System.loadLibrary("hellojni"); //加載JNI庫} }

LocationUtil.java

package com.samhxu.hello_jni;public class LocationUtil {public LocationManager mLocationManager;private Location mLocation;public void setup() {Log.v("hello_jni", "initial setup");//init locationmLocation = requestUpdatesFromProvider(LocationManager.GPS_PROVIDER);}public String getLocation() {return mLocation.getLatitude() + "," + mLocation.getLongitude();}private final LocationListener listener = new LocationListener() {@Overridepublic void onLocationChanged(Location location) {// A new location update is received. Do something useful with it. Update the UI with // the location update.mLocation = location;}//.......other override methods omitted};private Location requestUpdatesFromProvider(final String provider) {Location location = null;if (mLocationManager.isProviderEnabled(provider)) {mLocationManager.requestLocationUpdates(provider, TEN_SECONDS, TEN_METERS, listener);location = mLocationManager.getLastKnownLocation(provider);} else {//Toast.makeText(this, errorResId, Toast.LENGTH_LONG).show();}return location;} }

hello_jni.c

#include <string.h> #include <jni.h>jmethodID g_setupID = 0; jfieldID g_locationUtilID = 0; jobject g_locationUtil = 0; jmethodID g_getLocaitonID = 0;jstring Java_com_samhxu_hello_1jni_MainActivity_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz ){jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/samhxu/hello_jni/LocationUtil");//jobject locationUtil = getInstance(env, clazz);g_setupID = (*env)->GetMethodID(env, clazz, "setup", "()V");g_getLocaitonID = (*env)->GetMethodID(env,clazz, "getLocation", "()Ljava/lang/String;");jclass mainClazz = (*env)->FindClass(env, "com/samhxu/hello_jni/MainActivity");g_locationUtilID = (*env)->GetFieldID(env, mainClazz, "locationUtil", "Lcom/samhxu/hello_jni/LocationUtil;");jobject _locationUtil = (*env)->GetObjectField(env,thiz, g_locationUtilID);g_locationUtil = (*env)->NewGlobalRef(env, _locationUtil);(*env)->CallVoidMethod(env, g_locationUtil, g_setupID );return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !"); }jstring Java_com_samhxu_hello_1jni_MainActivity_callSetupFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz ){jstring location = (jstring) (*env)->CallObjectMethod(env, g_locationUtil, g_getLocaitonID, NULL);return location; }

Android.mk

#LOCAL_PATH := $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) LOCAL_MODULE := hellojni LOCAL_SRC_FILES := src/hello_jni.c include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

代碼分析

項目怎樣搭建起來，網(wǎng)上有很多資料，就不再贅述。我們只分析上述代碼的要點。

Java代碼中，System.loadLibrary("hellojni");加載了JNI庫。System.loadLibrary("libname")用來加載Android.mk中定義的Module庫名。public native String stringFromJNI();聲明了native函數(shù)，native關鍵字表示函數(shù)由JNI層來實現(xiàn)。
C代碼中，實現(xiàn)了兩個native函數(shù)。對于函數(shù)命名規(guī)則，我們采用了較為簡單的靜態(tài)注冊法，即Java_PackageName_ClassName_MethodName,這樣Java就能找到對應的native方法，并建立對應關系。在兩個JNI方法中，參數(shù)列表都包含了JNIEnv*和jobject，返回值都為jstring。JNIEnv是JNI環(huán)境指針，后面會有詳細表述。jobject是Java層調(diào)用方的對象類型，thiz表示由哪個對象來調(diào)用該函數(shù)。返回值類型jstring表示在Java層是String類型。數(shù)據(jù)類型的對應關系，可見下一小節(jié)。

JNI數(shù)據(jù)類型

Java中的數(shù)據(jù)類型和JNI的數(shù)據(jù)類型存在一種對應關系。JNI的數(shù)據(jù)類型在jni.h中可以找到定義。
下面的表可以概括：

Java類型 本地類型 JNI中定義的別名

int	long	jint
long	_int64	jlong
byte	signed char	jbyte
boolean	unsigned char	jboolean
char	unsigned short	jchar
short	short	jshort
float	float	jfloat
double	double	jdouble
Object	_jobject*	jobject

<<圖>>

JNIEnv介紹

JNIEnv可以說是JNI中的主角。JNIEnv是與線程相關的代表JNI環(huán)境的結(jié)構(gòu)體。每個線程都有一份JNIEnv。在使用時，應稍加注意線程一致性。本文不詳細展開。
JNIEnv提供了一系列JNI系統(tǒng)函數(shù)，可以用來調(diào)用Java函數(shù)或者操作jobject對象等。操作jobject對象，實質(zhì)上就是操作該對象的成員變量和成員方法。
JNIEnv獲取對象的成員變量和成員方法的兩個函數(shù)：
jfieldID GetFieldID(jclass clazz, const char* name, const char* sig);
jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char* name, const char* sig);
有了成員變量的句柄，我們就可以對成員變量進行get和set操作。
NativeType Get<type>Field(JNIEnv* env, jobject obj, jfieldID fieldID);
void Set<type>Field(JNIEnv* env, jobject obj, jfieldID fieldID, NativeType value);
有了成員方法的句柄，我們可以進行函數(shù)調(diào)用。
NativeType Call<type>Method(JNIEnv* env, jobject obj, jmethodID methodID, … );
對于靜態(tài)方法，則使用CallStatic<type>Method系列方法。
NativeType CallStatic<type>Method(JNIEnv* env, jobject obj, jmethodID methodID, … );

jstring使用

stringFromJNI方法的最后一行，return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI")用來返回一個C的字符串。
JNI中的jstring對應Java的String。而在C/C++中的string是另一種類型。兩者的構(gòu)成方式和屬性完全不同。JNIEnv的NewStringUTF方法會把native的一個UTF-8字符串轉(zhuǎn)換而得到一個jstring對象。這樣就可以被Java層識別了。

JNI類型簽名

看到前面的GetMethodID的最后一個參數(shù)，表示方法的參數(shù)和返回值。一定覺得這種表現(xiàn)形式奇怪吧。其實是根據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則來構(gòu)成的。

基礎類型的JNI描述符

JNI字段描述符 java編程語言

Z	boolean
B	byte
C	char
S	short
I	int
J	long
F	float
D	double

一個引用類型的簽名，例如java.lang.String，由L字母開頭，并且以分號結(jié)束，包名”java.lang.String“中的”.“被”/“替換。所以java.lang.String被表示為：”Ljava/lang/String;"
下表提供了一個關于如何格式話方法描述符的完整的描述：

方法描述符 java語言類型

"()Ljava/lang/String"	String f();
"(ILjava/lang/Class)J"	long f(int i, Class c);
"([B)v"	void f(byte[ ] bytes);

括號中的表示參數(shù)列表，括號后跟著返回值類型。

引用與資源回收

我們知道Java中創(chuàng)建的對象會由垃圾回收器來回收和釋放對象。
·jobject g_locationUtil·是一個引用對象，在聲明的scope結(jié)束時會被釋放。stringFromJNI方法中g_locationUtil = (*env)->NewGlobalRef(env, _locationUtil)就是來解決這個問題的。這樣，在callSetupFromJni方法中使用g_locationUtil的時候，就不會有問題。

小結(jié)

本文結(jié)合Android開發(fā)中使用JNI的實際問題，主要介紹了JNI的相關內(nèi)容。想要全面了解JNI的知識，還需要認真閱讀JDK文檔中關于< < Java Native Interface Specification > >部分和Android開發(fā)文檔中NDK開發(fā)部分，并結(jié)合大量實際使用。

原文地址：　https://segmentfault.com/a/1190000003111636

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JNI实战的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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