Android深入理解JNI（一）JNI 靜態註冊與動態註冊

 

1.JNI概述

Android系統按語言來劃分的話由兩個世界組成，分別是Java世界和Native世界。那爲什麼要這麼劃分呢？Android系統由Java寫不好嗎？除了性能的之外，最主要的原因就是在Java誕生之前，就有很多程序和庫都是由Native語言寫的，因此，重複利用這些Native語言編寫的庫是十分必要的，況且Native語言編寫的庫具有更好的性能。
這樣就產生了一個問題，Java世界的代碼要怎麼使用Native世界的代碼呢，這就需要一個橋樑來將它們連接在一起，而JNI就是這個橋樑。

通過JNI，Java世界的代碼就可以訪問Native世界的代碼，同樣的，Native世界的代碼也可以訪問Java世界的代碼。
 

靜態註冊

原理：根據函數名來建立 java 方法與 JNI 函數的一一對應關係；

實現流程：

    編寫 java 代碼；
    利用 javah 指令生成對應的 .h 文件；
    對 .h 中的聲明進行實現；

弊端：

    編寫不方便，JNI 方法名字必須遵循規則且名字很長；
    編寫過程步驟多，不方便；
    程序運行效率低，因爲初次調用native函數時需要根據根據函數名在JNI層中搜索對應的本地函數，然後建立對應關係，這個過程比較耗時；

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_cn_com_jni_dexshell_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv *env,
        jobject jobj/* this */,jstring id) {
 
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello .c_str());
}

動態註冊

原理：利用 RegisterNatives 方法來註冊 java 方法與 JNI 函數的一一對應關係；

實現流程：

    利用結構體 JNINativeMethod 數組記錄 java 方法與 JNI 函數的對應關係；
    實現 JNI_OnLoad 方法，在加載動態庫後，執行動態註冊；
    調用 FindClass 方法，獲取 java 對象；
    調用 RegisterNatives 方法，傳入 java 對象，以及 JNINativeMethod 數組，以及註冊數目完成註冊；

優點：

    流程更加清晰可控；
    效率更高；

 

JNINativeMethod

在動態註冊的過程中使用到了結構體 JNINativeMethod 用於記錄 java 方法與 jni 函數的對應關係

typedef struct {
    const char* name;
    const char* signature;
    void*       fnPtr;
} JNINativeMethod;

結構體的第一個參數 name 是java 方法名；

第二個參數 signature 用於描述方法的參數與返回值；

第三個參數 fnPtr 是函數指針，指向 jni 函數；

其中，第二個參數 signature 使用字符串記錄方法的參數與返回值，具體格式形如“()V”、“(II)V”，其中分爲兩部分，括號內表示的是參數，括號右側表示的是返回值；
 

數據類型映射

    基本數據類型

java 類型	native 類型	域描述符
boolean	jboolean	Z
byte	jbyte	B
char	jchar	C
short	jshort	S
int	jint	I
long	jlong	J
float	jfloat	F
double	jdouble	D
void	void	V

2. 數組引用類型

如果是一維數組則遵循下表，如果是二維數組或更高維數組則對應的 native 類型爲 jobjectArray，域描述符中使用 ‘[’ 的個數表示維數

java 類型	native 類型	域描述符
int[]	jintArray	[I
float[]	jfloatArray	[f
byte[]	jbyteArray	[B
char[]	jcharArray	[C
short[]	jshortArray	[S
double[]	jdoubleArray	[D
long[]	jlongArray	[F
boolean[]	jbooleanArray	[Z

3. 對象引用類型

對於其它引用類型，即 java 中的對象，其映射規則爲

java 類型	native 類型	域描述符
類名（如 Surface）	通常是 jobject，僅有一種例外，如果 java 類型是 String，則對應的native 類型是 jstring	以”L”開頭，以”;”結尾中間是用”/” 隔開的包及類名（如 Landroid/view/Surface;）如果內部類則使用$連接內部類；

4. 對象數組引用類型

如果是一維數組則遵循下表，如果是二維數組或更高維數組則對應的 native 類型爲 jobjectArray，域描述符中使用 ‘[’ 的個數表示維數

java 類型	native 類型	域描述符
類名（如 Surface）	通常是 jobject，僅有一種例外，如果 java 類型是 String，則對應的native 類型是 jstring	在對象引用類型的域描述符的基礎上在左邊添加’[‘字符

 

jni 函數默認參數

在 jni 函數中有兩個默認參數

JNIEnv *env, jobject thiz

 其中 JNIEnv 指代的是當前 java 環境，可以利用 JNIEnv 可以操作 java 層代碼；jobject 指代的是 jni 函數對應的 java native 方法的類實例，如果 java 方法是 static，則代表的是 class 對象；

例：

java

package cn.com.jni.jniautoreg;

public class TestJNI {
    public static native void  native_init();
    public static native String    stringFromJNI(String name,String address);
}

 native

#include <jni.h>
#include <string>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <android/log.h>
#include <memory.h>

#define LOG_TAG "my-jni"
#define LOGI(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGD(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGW(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN,LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGF(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_FATAL,LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define NELEM(x) ((int) (sizeof(x) / sizeof((x)[0])))
using namespace std;
static const char *const kClassJniTest =
        "cn/com/jni/jniautoreg/TestJNI";

 
jstring JNI_stringFromJNI(JNIEnv *env, jobject obj, jstring name,jstring address) {
    LOGE("JAVA  call  JNI stringFromJNI");
    string hello = "Hello from JNI";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}



void JNI_native_init(JNIEnv *env, jobject thizz) {
    LOGE("  native_1init");

}

static const JNINativeMethod gMethods[] = {
        {
                "native_init",
                "()V",
                (void *) JNI_native_init
        },

       {
                "stringFromJNI",
                "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;",
                (void *) JNI_stringFromJNI
        },
};

static int registerNativeMethods(JNIEnv *env, const char *className, const JNINativeMethod *gMethod,
                                 int numMethods) {
    jclass clazz;
    clazz = env->FindClass(className);
    if (clazz == NULL) {
        LOGI(" JNI reg faild:%s",className);
        return JNI_FALSE;
    }
    if (env->RegisterNatives(clazz, gMethod, numMethods) < 0) {
        LOGI(" JNI reg method failed:%s",gMethod->name);
        return JNI_FALSE;
    }

    return JNI_TRUE;
}

static int register_along_jni(JNIEnv *env) {

    return registerNativeMethods(env, kClassJniTest, gMethods,
                                 NELEM(gMethods));
}

JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void * /* reserved */) {

    JNIEnv *env = NULL;
    jint result = -1;
    if (vm->GetEnv((void **) &env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
        LOGE("ERROR: JNI version error");

        return JNI_ERR;
    }
    if (register_along_jni(env) == -1) {
        LOGE("ERROR:  JNI_OnLoad failed");
        return JNI_ERR;
    }
    result = JNI_VERSION_1_6;
    return result;
}

 
注意：
在JNI_OnLoad函數的結尾處，我們一定要有返回值，而且必須是JNI_VERSION_1_4 或 JNI_VERSION_1_6，也就是JNI的版本號，我們一定要返回正確的版本號，否則系統也是無法加載的。
 

完整 demo