安卓JNI精細化講解，讓你徹底了解JNI（二）：用法解析

目錄

用法解析

├── 1、JNI函數

│ ├── 1.1、extern "C"

│ ├── 1.2、JNIEXPORT、JNICALL

│ ├── 1.3、函數名

│ ├── 1.4、JNIEnv

│ ├── 1.5、jobject

├── 2、Java、JNI、C/C++基本類型映射關系

├── 3、JNI描述符（簽名）

├── 4、函數靜态注冊、動态注冊

│ ├── 4.1、動态注冊原理

│ ├── 4.2、靜态注冊原理

│ ├── 4.3、Java調用native的流程

當通過AndroidStudio建立了Native C++工程後，首先面對的是*.cpp檔案，對于不熟悉C/C++的開發人員而言，往往是望“類”興歎，無從下手。為此，咱們系統的梳理一下JNI的用法，為後續Native開發做鋪墊。

通常，大家看到的JNI方法如上圖所示，方法結構與Java方法類似，同樣包含方法名、參數、傳回類型，隻不過多了一些修飾詞、特定參數類型而已。

1.1、extern "C"

作用：避免編繹器按照C++的方式去編繹C函數

該關鍵字可以删掉嗎？

我們不妨動手測試一下：去掉extern “C” , 重新生成so，運作app，結果直接閃退了：

咱們反編譯so檔案看一下，原來去掉extern “C” 後，函數名字竟然被修改了：

原因是什麼呢？

其實這跟C和C++的函數重載差異有關系：

是以，如果希望編譯後的函數名不變，應通知編譯器使用C的編譯方式編譯該函數（即：加上關鍵字：extern “C”）。

1.2、JNIEXPORT、JNICALL

作用： JNIEXPORT 用來表示該函數是否可導出（即：方法的可見性） JNICALL 用來表示函數的調用規範（如：__stdcall）

我們通過JNIEXPORT、JNICALL關鍵字跳轉到jni.h中的定義，如下圖：

通過檢視 jni.h 中的源碼，原來JNIEXPORT、JNICALL是兩個宏定義

attribute___((visibility ("default"))) 描述的是“可見性”屬性 visibility

如果，我們想使用hidden，隐藏我們寫的方法，可這麼寫：

重新編譯、運作，結果閃退了。

原因：函數Java_com_qxc_testnativec_MainActivity_stringFromJNI已被隐藏，而我們在java中調用該函數時，找不到該函數，是以抛出了異常，如下圖：

宏JNICALL 右邊是空的，說明隻是個空定義。上面講了，宏JNICALL代表的是右邊定義的内容，那麼，我們代碼也可直接使用右邊的内容（空）替換調JNICALL（即：去掉JNICALL關鍵字），編譯後運作，調用so仍然是正确的：

1.3、函數名

看到.cpp中的函數"Java_com_qxc_testnativec_MainActivity_stringFromJNI"，大部分開發人員都會有疑問：我們定義的native函數名stringFromJNI，為什麼對應到cpp中函數名會變成這麼長呢？

這跟JNI native函數的注冊方式有關

JNI接口規範的命名規則：

當我們在Java中調用native方法時，JVM 也會根據這種命名規則來查找、調用native方法對應的 C 方法。

1.4、JNIEnv

JNIEnv 代表了Java環境，通過JNIEnv*就可以對Java端的代碼進行操作，如： ├──建立Java對象 ├──調用Java對象的方法 ├──擷取Java對象的屬性等

我們跳轉、檢視JNIEnv的源碼實作，如下圖：

JNIEnv指向_JNIEnv，而_JNIEnv是定義的一個C++結構體，裡面包含了很多通過JNI接口（JNINativeInterface）對象調用的方法。

那麼，我們通過JNIEnv操作Java端的代碼，主要使用哪些方法呢？

函數名稱

作用

NewObject

建立Java類中的對象

NewString

建立Java類中的String對象

NewArray

建立類型為Type的數組對象

GetField

獲得類型為Type的字段

SetField

設定類型為Type的字段

GetStaticField

獲得類型為Type的static的字段

SetStaticField

設定類型為Type的static的字段

CallMethod

調用傳回值類型為Type的static方法

CallStaticMethod

具體用法，後面案例再進行示範。

1.5、jobject

jobject 代表了定義native函數的Java類 或 Java類的執行個體： ├── 如果native函數是static，則代表類Class對象 ├── 如果native函數非static，則代表類的執行個體對象

我們可以通過jobject通路定義該native方法的成員方法、成員變量等。

上面，已經介紹了.cpp方法的基本結構、主要關鍵字。當我們定義了具體方法，寫C/C++方法實作時，會用到各種參數類型。那麼，在JNI開發中，這些類型應該是怎麼寫呢？

舉例：定義加、減、乘、除的方法

通過上面案例可以看到，幾個方法的後兩個參數、傳回值，類型都是 jint

我們先源碼跟蹤、看下jint的定義，jint 原來是 jni.h中 定義的 int32_t 的别名，如下圖：

根據 int32_t 查找，發現 int32_t 是 stdint.h中定義的 __int32_t的别名，如下圖：

再根據 __int32_t 查找，發現 __int32_t 是 stdint.h中定義的 int 的别名（這個也就是C/C++中的int類型了），如下圖：

Java 、C/C++都有一些常用的資料類型，分别是如何與JNI類型對應的呢？如下所示：

Java 、C/C++中的常用資料類型的映射關系表（通過源碼跟蹤查找列出來的）

JNI中定義的别名

Java類型

C/C++類型

jint / jsize

int

jshort

short

jlong

long

long / long long (__int64)

jbyte

byte

signed char

jboolean

boolean

unsigned char

jchar

char

unsigned short

jfloat

float

jdouble

double

jobject

Object

_jobject*

JNI開發時，我們除了寫本地C/C++實作，還可以通過 JNIEnv *env 調用Java層代碼，如獲得某個字段、擷取某個函數、執行某個函數等：

上面的函數與Java的反射比較類似，參數：

clazz : 類的class對象 name : 字段名、函數名 sig : 字段描述符（簽名）、函數描述符（簽名）

寫過反射的開發人員對clazz、name這兩個參數應該比較熟悉，對sig稍微陌生一些。

sig 此處是指的：

舉例（ int 類型的描述符是 大寫的 I ）：

由上面的示例可以看到，Java類中的字段類型、函數定義分别對應的描述符：

其他類型的描述符(簽名)如下表：

字段描述符(簽名)

備注

I

int的首字母、大寫

F

float的首字母、大寫

D

double的首字母、大寫

S

short的首字母、大寫

L

long的首字母、大寫

C

char的首字母、大寫

B

byte的首字母、大寫

Z

因B已被byte使用，是以JNI規定使用Z

object

L + /分隔完整類名

String 如: Ljava/lang/String

array

[ + 類型描述符

int[] 如：[I

Java函數

函數描述符(簽名)

void

V

無傳回值類型

Method

(參數字段描述符...)傳回值字段描述符

int add(int a,int b) 如：(II)I

JNI開發中，我們一般定義了Java native方法，又寫了對應的C方法實作。

那麼，當我們在Java代碼中調用Java native方法時，虛拟機是怎麼知道并調用SO庫的對應的C方法的呢？

Java native方法與C方法的對應關系，其實是通過注冊實作的，Java native方法的注冊形式有兩種，一種是靜态注冊，另一種是動态注冊：

靜态注冊：按照JNI規範書寫函數名：java_類路徑_方法名（路徑用下劃線分隔） 動态注冊：JNI_OnLoad中指定Java Native函數與C函數的對應關系

兩種注冊方式的使用對比：

靜态注冊：

動态注冊：

上面，帶着大家了解了兩種注冊方式的基本知識。接下來，咱們再深入了解一下動态注冊和靜态注冊的底層差異、以及實作原理。

4.1、動态注冊原理

動态注冊是Java代碼調用中System.loadLibray()時完成的

那麼，我們先了解一下System.loadLibray加載動态庫時，底層究竟做了哪些操作：

通過System.loadLibray的流程圖，不難看出，Java中加載.so動态庫時，最終會調用so中的JNI_OnLoad方法，這也是為什麼我們要在C的JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM vm, void* reserved)方法中注冊的原因。

接下來，咱們再深入了解一下動态注冊的具體流程：

如上圖所示：

我們再從源碼層面，重點分析一下動态注冊的流程3和流程4吧。

流程3：開發人員在JNI_OnLoad中寫的注冊方法，注冊對應的C函數

C函數的定義比較簡單，共加減乘除4個函數。當動态注冊時，需調用函數 RegisterNatives(env,jClassName,method, 4)(該方法有不同參數的多個方法重載)，我們主要關注的參數：jclass clazz、JNINativeMethod* methods、jint nMethods

clazz 表示：定義Java Native方法的Java類； methods 表示：Java Native方法與C方法的對應關系； nMethods 表示：methods注冊方法的數量，一般設定成methods數組的長度；

JNINativeMethod如何表示Java Native方法與C方法的對應關系的呢？檢視其源碼定義：

了解了JNINativeMethod結構，那麼，JNINativeMethod對象是如何與虛拟機中的Method*對象對應的呢？這個有點複雜了，咱們通過流程圖簡單描述一下吧：

如果還希望更清晰的了解底層源碼的實作邏輯，可下載下傳Android源碼，自行分析一下吧。

4.2、靜态注冊原理

靜态注冊是在首次調用Java Native函數時完成的

4.3、Java調用native的流程

經過對動态注冊、靜态注冊的實作原理的梳理之後，再看Java代碼中調用Java native方法的流程圖，就比較簡單了：

1、如果是動态注冊的Java native函數，System.loadLibray時就已經設定好了Java native函數與C函數的對應關系，當Java代碼中調用Java native方法時，直接執行dvmCallJNIMethod橋函數即可（該函數中執行C函數）。

2、如果是靜态注冊的Java native函數，當Java代碼中調用Java native方法時，預設為Method.nativeFunc指派為dvmResolveNativeMethod，并按特定名稱查找C方法，重新指派Method*，最終仍然是執行dvmCallJNIMethod橋函數（隻不過Java代碼中第二次再調用靜态注冊的Java native函數時，不會再執行黃色部分的流程圖了）