JNI

什么是JNI

JNI，全稱Java NativeInterface，是一種為Java編寫本地方法和JVM嵌入本地應用程序標準的應用程序接口，它允許運行在JVM上的Java代碼能夠與C/C++實現的本地庫進行交互。

JNI 數據類型

Java中有兩種類型：基本數據類型(int、float、char等)和引用類型(類、對象、數組等)。 JNI定義了一個C/C++類型的集合，集合中每一個類型對應于Java中的每一個類型，其中，對于基本類型而言，JNI與Java之間的映射是一對一的，比如Java中的int類型直接對應于C/C++中的jint；而對引用類型的處理卻是不同的，JNI把Java中的對象當作一個C指針傳遞到本地函數中，這個指針指向JVM中的內部數據結構，而內部數據結構在內存中的存儲方式是不可見的，本地代碼必須通過在JNIEnv中選擇適當的JNI函數來操作JVM中的對象。比如，對于java.lang.String對應的JNI類型是jstring，但本地代碼只能通過GetStringUTFChars這樣的JNI函數來訪問字符串的內容。

JNI映射表

| Java 類型 | JNI本地類型 |方法簽名 | 描述 | | ------ |------|------|------| | boolean | jboolean | Z | unsigned 8 bits| | byte | jbyte | B |signed 8 bits| | char | jchar | C |unsigned 16 bits| | short | jshort | S | signed 16 bits | | int | jint | I | signed 32 bits | | long | jlong | J | signed 64 bits | | float | jfloat | F | 32bits | | double | jdouble | D | 64bits | | void | Void | V | - |

方法簽名

由于Java支持方法重載，在JNI訪問Java層方法時僅靠函數名是無法唯一確定一個方法，因此JNI提供了一套簽名規則(如：Z、B、[Z等)，用一個字符串來唯一確定一個方法，其規則：(參數1類型簽名參數2類型簽名…)返回值類型簽名，比如Java方法long getDeviceId(int n, String s, int[] arr)、long getDeviceId(int n)的類型簽名分別為(ILjava/lang/String;[I)J、(I)J。 1. 基本類型： boolean ->Z，byte-> B，char -> C，short-> S，int->I，long->J，float-> F，double->D，void -> V； 2. 如果是類的類型：L+類全名，類名中的.用/代替，比如java.lang.String就是Ljava/lang/String； 3. 如果是數組類型：則在前面加上 然后加類型簽名，幾位數組就加幾個，比如int[]->[I，boolean[][]->[[Z，java.lang.Class[] -> [Ljava/lang/Class； 可以通過javap -s來打印該方法的簽名

Example： public static native String getName(); public static native int calculate(int a,int b);

通過Rebuild Project才會在app中的intermediates目錄下javac/debug生成class文件，找到 類到地址 然后右鍵打開命令行

在命令行輸入 javap -s JNIUtils.class 即可獲取到2個方法到簽名，我這里是JNIUtils獲取的兩個簽名如下：

警告: 二進制文件JNIUtils包含com.example.nativejnidemo.JNIUtils Compiled from "JNIUtils.java" public class com.example.nativejnidemo.JNIUtils {public com.example.nativejnidemo.JNIUtils();descriptor: ()Vpublic static native java.lang.String getName(); //括號為空表示當前沒有參數descriptor: ()Ljava/lang/String; //括號中有兩個參數則表示為該類型的簽名I I在返回該方法簽名類型Ipublic static native int calculate(int, int);descriptor: (II)I

Android studio 3.0 打印日志

• 首先在app下的build.gradle中添加ldLibs("log")

// 指定ABI ndk {ldLibs("log")abiFilters 'x86', 'x86_64', 'armeabi-v7a','arm64-v8a' }

然后在cpp文件中添加

#include <android/log.h> #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "========= Info ========= ", __VA_ARGS__) #define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, "========= Error ========= ", __VA_ARGS__) #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "========= Debug ========= ", __VA_ARGS__) #define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN, "========= Warn ========= ", __VA_ARGS__) 最后調用 `LOGI("from c log");`

• 還有一種通過Cmake構建的ndk工程， 導入log庫 在build.gradle中加入ldLibs "log"：

android {defaultConfig {ndk{ldLibs "log"}} }

JNI 函數解析

Java調用C/C++ 本地函數

/*** CPP 源文件，返回一個字符串* @param env* @return*/ Java_com_example_jnilearndemo_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnv *env,jobject /* this */) {std::string hello = "Hello from C++";return env->NewStringUTF(hello.c_str()); } /*** C 源文件，返回一個字符串* @param env* @return*/ Java_com_example_jnilearndemo_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnv *env,jobject /* this */) {std::string hello = "Hello from C++";return (*env)->NewStringUTF(env,hello.c_str()); }

當源文件為.cpp時，只需要傳env ->就可以；而當源文件為.c時，就需要傳入(*env)->。
上面兩個函數作用都是當Java層調用本地方法時向Java層返回一個UTF-8格式的字符串。兩個函數使用方法不同原因：主要是因為這兩個函數是在不同的源文件中實現的。通過查看jni.h源碼可知，當源文件為.cpp時，JNIEnv實際為結構體JNIEnv_，然后我們再查看JNIEnv_結構體的內容，找到NewStringUTF(constchar *utf)函數，它實際執行了functions->NewStringUTF(this,utf)函數，而這個函數默認傳遞了一個this參數，該this參數則指的是getStringFromC函數原型中JNIEnv指針變量參數。因此，使用C++開發JNI時就無需再傳遞JNIEnv指針變量且在使用JNIEnv_結構體的成員時，直接使用結構體變量指向成員即可。

#ifdef__cplusplus // 如果為C++，JNIEnv表示JNIEnv_ typedef JNIEnv_ JNIEnv; #else // 如果不為C++，JNIEnv表示JNINativeInterface_* typedef const struct JNINativeInterface_ * JNIEnv; #endif structJNIEnv_ {const struct JNINativeInterface_*functions; #ifdef__cplusplus …… jstringNewStringUTF(const char *utf) {returnfunctions->NewStringUTF(this,utf); } …… #endif

當源文件為.c時，JNIEnv實際表示的JNINativeInterface_*，JNIEnv*env即JNINativeInterface_**env，因此，我們在調用JNINativeInterface_結構體中的成員時需要使用一級指針來實現，即(*env)->成員。然后，再繼續查看JNINativeInterface_源碼，NewStringUTF函數需要傳入一個JNIEnv結構體類型指針變量，該指針變量指向JNINativeInterface_結構體存儲的地址，因此，還需要將變量env賦值給NewStringUTF即可。

structJNINativeInterface_ {jstring (JNICALL *NewStringUTF) (JNIEnv*env, const char *utf); }

C/C++ 訪問Java層屬性及方法

C/C++層訪問Java層對象的實例變量與實例方法

首先獲取構造方法，再通過構造方法獲取類對象，根據類對象調用實例方法；構造方法通過進行標識，傳遞參數為空，返回值也為空。

//C++調用java的實例方法與實例變量 extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_jnilearndemo_JNIUtils_callInstanceMethod(JNIEnv *env, jobject instance, jint i) {jclass cls_jniutils = env->FindClass("com/example/jnilearndemo/JNIUtils");if(cls_jniutils==NULL){return;}jmethodID method_instance = env->GetMethodID(cls_jniutils,"method","(Ljava/lang/String;)V");if(method_instance==NULL){return;}//首先獲取構造方法，再通過構造方法獲取類對象，根據類對象調用實例方法；構造方法通過<init>進行標識，傳遞參數為空，返回值也為空jmethodID method_construct = env->GetMethodID(cls_jniutils,"<init>","()V");if(method_construct==NULL){return;}//創建相應的對象，最后參數為空，不需要傳遞參數jobject jnutils = env->NewObject(cls_jniutils,method_construct,NULL);if(jnutils==NULL){return;}jstring msg = env->NewStringUTF("call instance method");//調用Java中的實例變量jfieldID filed_instance = env->GetFieldID(cls_jniutils,"address","Ljava/lang/String;");if(filed_instance==NULL){return;}jstring address = env->NewStringUTF("suzhou");//設置實例變量，需要傳遞對象env -> SetObjectField(jnutils,filed_instance,address);env -> CallVoidMethod(jnutils,method_instance,msg);env->DeleteLocalRef(msg);env->DeleteLocalRef(cls_jniutils);env->DeleteLocalRef(jnutils);env->DeleteLocalRef(address); } public class JNIUtils {static {//加載動態庫System.loadLibrary("JNILearning");}public static String name = "ztz";public String address = "hangzhou";public static native int calculate(int a,int b);public static native void callInstance(int i);public native void callInstanceMethod(int i);public static void LogMessage(String msg){Log.i("C++調用java中的static方法", "LogMessage: "+msg);}public static void staticMethod(String msg){LogMessage(msg);LogMessage(name);}public void method(String msg){LogMessage(msg);LogMessage(address);} }

C/C++層訪問Java類的靜態屬性

在.cpp格式的源碼文件中： Java 代碼

public class JNIUtils {static {//加載動態庫System.loadLibrary("JNILearning");}public static String name = "ztz";public static native int calculate(int a,int b);public static native void callInstance(int i);public static void LogMessage(String msg){Log.i("C++調用java中的static方法", "LogMessage: "+msg);}public static void staticMethod(String msg){LogMessage(msg);LogMessage(name);} }

JNI C++層代碼

extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_jnilearndemo_JNIUtils_callInstance(JNIEnv *env, jclass type, jint i) {// TODO 當源文件為.cpp時，只需要傳env ->就可以；而當源文件為.c時，就需要傳入(*env)->//查找類jclass cls_jniutils = env -> FindClass("com/example/jnilearndemo/JNIUtils");//判斷是否找到，沒找到返回if(cls_jniutils==NULL){return;}//修改java中的靜態變量jfieldID field_name = env->GetStaticFieldID(cls_jniutils,"name","Ljava/lang/String;"); //這里要進行空安全檢查，JNI與Java處理異常機制不一樣，Java遇到異常如果沒有捕獲，程序就立即停止運行，而JNI遇到異常，程序會繼續執行下去， 這樣針對后面的操作非常危險，所以要return跳過后面代碼執行。if(field_name==NULL){return;}jstring new_name = env->NewStringUTF("yif"); //對成員變量進行重新設置env->SetStaticObjectField(cls_jniutils,field_name, new_name);//調用之前methodId所對應的的靜態方法env ->CallStaticVoidMethod(cls_jniutils,method_static,data);//最后釋放之前創建的對象,這里為局部引用env ->DeleteLocalRef(cls_jniutils);env->DeleteLocalRef(new_name); }

NewStringUTF函數： 通過調用NewStringUTF函數，會構建一個新的java.lang.String字符串對象。這個新創建的字符串會自動轉換成Java支持的Unicode編碼。如果JVM不能為構造java.lang.String分配足夠的內存，NewStringUTF會拋出一個OutOfMemoryError異常，并返回NULL。在這個例子中我們不必檢查它的返回值，如果NewStringUTF創建java.lang.String失敗，OutOfMemoryError這個異常會被在調用JNI層方法的Java類方法中拋出，比如這里的JNIUtils類。如果NewStringUTF創建java.lang.String成功，則返回一個JNI引用，這個引用指向新創建的java.lang.String對象。

C/C++層訪問Java類的靜態方法

在.c格式的源文件中的操作： Java代碼

public class JNIUtils {static {System.loadLibrary("HelloJNI");}public static void LogMessage(String msg){Log.i("C++調用java中的static方法", "LogMessage: "+msg);}public static void staticMethod(String msg){LogMessage(msg);}public static native void callInstance(int i); }

C++層代碼

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_nativejnidemo_JNIUtils_callInstance__I(JNIEnv *env, jclass type, jint i) {// TODO 當源文件為.cpp時，只需要傳env ->就可以；而當源文件為.c時，就需要傳入(*env)->//查找類jclass cls_hello = (*env)->FindClass(env,"com/example/jnilearndemo/JNIUtils");//判斷是否找到，沒找到返回if(cls_hello==NULL){return;}//然后在查找該類下的方法,參數env，查找的類，查找的方法，方法對應的簽名jmethodID method_static = (*env)->GetStaticMethodID(env,cls_hello,"staticMethod","(Ljava/lang/String;)V");if(method_static==NULL){return;}//傳遞參數為String，所以要創建String對象jstring data = (*env) -> NewStringUTF(env,"call static method");if(data==NULL){return;}//調用之前methodId所對應的的靜態方法(*env) ->CallStaticVoidMethod(env,cls_hello,method_static,data);//最后釋放之前創建的對象,這里為局部引用(*env)->DeleteLocalRef(env,cls_hello);(*env)->DeleteLocalRef(env,data); }

在.cpp格式的源文件中的操作：

extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_jnilearndemo_JNIUtils_callInstance(JNIEnv *env, jclass type, jint i) {// TODO 當源文件為.cpp時，只需要傳env ->就可以；而當源文件為.c時，就需要傳入(*env)->//查找類jclass cls_jniutils = env -> FindClass("com/example/jnilearndemo/JNIUtils");//判斷是否找到，沒找到返回if(cls_jniutils==NULL){return;}//然后在查找該類下的方法,參數查找的類，查找的方法，方法對應的簽名jmethodID method_static = env ->GetStaticMethodID(cls_jniutils,"staticMethod","(Ljava/lang/String;)V");if(method_static==NULL){return;}//傳遞參數為String，所以要創建String對象jstring data = env->NewStringUTF("call static method");if(data==NULL){return;}//調用之前methodId所對應的的靜態方法env ->CallStaticVoidMethod(cls_jniutils,method_static,data);//最后釋放之前創建的對象,這里為局部引用env ->DeleteLocalRef(cls_jniutils);env->DeleteLocalRef(data); }

總結

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