Android - JNI

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原创最新推荐文章于 2026-07-28 15:54:20 发布 4.5k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

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JNI是JAVA语言和C/C++（native）语言之间互相调用的接口。

如何使用JNI

JAVA调用C/C++

使用JNI还是很方便，主要分两步：

1. 加载C/C++生成的动态库

如 System.loadLibrary("media_jni")，就是要加载libmedia_jni.so动态库。

2. 声明native函数

如 private static native final void native_init()，这里面有个修饰符是native，说明该函数是native库里面的函数。

C/C++调用JAVA

我们以MediaRecorder的一个应用为例，录像的文件大小可以设置，在录制的过程中，当达到设置的大小时，C++部分就会通知Java应用程序，这个过程就是C++调用Java函数。这个回调Java主要的处理环节在android_media_MediaRecorder.cpp的JNIMediaRecorderListener:: notify函数：

void JNIMediaRecorderListener::notify(int msg, int ext1, int ext2)
{
    LOGV("JNIMediaRecorderListener::notify");

    JNIEnv *env = AndroidRuntime::getJNIEnv();
    env->CallStaticVoidMethod(mClass, fields.post_event, mObject, msg, ext1, ext2, 0);
}

该函数完成两个任务
1. 获得JNI的环境参数JNIEnv；
2. 通过CallStaticVoidMethod函数调用Java函数，这个函数就是mClass的fields.post_event方法，后面的其他参数为Java的post_event函数的参数；

这样就可以调用Java某个类的方法了。

可以看出，在这里面最重要的一个中间传递者就是JNIEnv，它可以获得Java层类对象以及类对象的方法和成员，对于更详细介绍JNIEnv，请链接到JNIEnv小节。下面是android_media_MediaRecorder.cpp的获得类和类方法和成员的代码：

static void
android_media_MediaRecorder_native_init(JNIEnv *env)
{
    jclass clazz;

    clazz = env->FindClass("android/media/MediaRecorder");
    if (clazz == NULL) {
        jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException", "Can't find android/media/MediaRecorder");
        return;
    }

    fields.context = env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext", "I");
    if (fields.context == NULL) {
        jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException", "Can't find MediaRecorder.mNativeContext");
        return;
    }

    fields.surface = env->GetFieldID(clazz, "mSurface", "Landroid/view/Surface;");
    if (fields.surface == NULL) {
        jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException", "Can't find MediaRecorder.mSurface");
        return;
    }

    jclass surface = env->FindClass("android/view/Surface");
    if (surface == NULL) {
        jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException", "Can't find android/view/Surface");
        return;
    }

    fields.surface_native = env->GetFieldID(surface, ANDROID_VIEW_SURFACE_JNI_ID, "I");
    if (fields.surface_native == NULL) {
        jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException", "Can't find Surface.mSurface");
        return;
    }

    fields.post_event = env->GetStaticMethodID(clazz, "postEventFromNative",
                                               "(Ljava/lang/Object;IIILjava/lang/Object;)V");
    if (fields.post_event == NULL) {
        jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException", "MediaRecorder.postEventFromNative");
        return;
    }
}

1. 通过FindClass获得了android/media/MediaRecorder类；

2. 通过GetFieldID获得了android/media/MediaRecorder类的mNativeContext和mSurface成员；

3. 通过FindClass获得了android/view/Surface类；

4. 通过GetFieldID获得了android/view/Surface类的mNativeSurface成员；

5. 通过GetStaticMethodID获得了postEventFromNative方法；

Java native 函数和C/C++函数的挂钩

虽然，JNI用起来很简单，如何才能将Java声明的native函数和实际的C/C++函数挂钩呢？通过查询，有两种办法，Android常用的是动态注册，还有一个静态注册方法。

动态注册

我们以android_media_MediaRecorder.cpp为例，MediaRecoder.java声明了“public native void start()”函数，该start函数要和android_media_MediaRecorder.cpp文件的android_media_MediaRecorder_start函数挂钩，他俩是如何联系到一起的呢。

通过查阅资料，当Java加载动态库后，它会执行该库的JNI_OnLoad函数，该函数包含如下几行代码：

    if (register_android_media_MediaRecorder(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: MediaRecorder native registration failed\n");
        goto bail;
    }

通过函数名字是注册MediaRecorder，register_android_media_MediaRecorder(env) 定义如下

int register_android_media_MediaRecorder(JNIEnv *env)
{
    return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,
                "android/media/MediaRecorder", gMethods, NELEM(gMethods));
}

从中，有两个参量很重要，一个是 "android/media/MediaRecorder"，它是Java程序的相应的类；一个是gMethods结构体数组，这个数组包含很多如下格式的结构体 {"start", "()V", (void *)android_media_MediaRecorder_start}，从表面意思就是将Java的"android/media/MediaRecorder"类的start函数和android_media_MediaRecorder_start函数挂钩，这样就实现了注册。AndroidRuntime::registerNativeMethods定义如下

int AndroidRuntime::registerNativeMethods(JNIEnv* env,
    const char* className, const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
{
    return jniRegisterNativeMethods(env, className, gMethods, numMethods);
}

/*
 * Register native JNI-callable methods.
 *
 * "className" looks like "java/lang/String".
 */
int jniRegisterNativeMethods(JNIEnv* env, const char* className,
    const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
{
    jclass clazz;

    LOGV("Registering %s natives\n", className);
    clazz = (*env)->FindClass(env, className);
    if (clazz == NULL) {
        LOGE("Native registration unable to find class '%s'\n", className);
        return -1;
    }

    int result = 0;
    if ((*env)->RegisterNatives(env, clazz, gMethods, numMethods) < 0) {
        LOGE("RegisterNatives failed for '%s'\n", className);
        result = -1;
    }

    (*env)->DeleteLocalRef(env, clazz);
    return result;
}

/*
 * Register one or more native functions in one class.
 *
 * This can be called multiple times on the same method, allowing the
 * caller to redefine the method implementation at will.
 */
static jint RegisterNatives(JNIEnv* env, jclass jclazz,
    const JNINativeMethod* methods, jint nMethods)
{
    JNI_ENTER();

    ClassObject* clazz = (ClassObject*) dvmDecodeIndirectRef(env, jclazz);
    jint retval = JNI_OK;
    int i;

    if (gDvm.verboseJni) {
        LOGI("[Registering JNI native methods for class %s]\n",
            clazz->descriptor);
    }

    for (i = 0; i < nMethods; i++) {
        if (!dvmRegisterJNIMethod(clazz, methods[i].name,
                methods[i].signature, methods[i].fnPtr))
        {
            retval = JNI_ERR;
        }
    }

    JNI_EXIT();
    return retval;
}

以上的步骤基本如下：

1. 通过传入的Class字符串查找Java中是否有对应的类；

2. 通过Java虚拟机提供的注册函数接口，将gMethods数组的函数对注册到虚拟机中；

这样就完成了动态注册。

静态注册

静态注册方法是通过函数名字进行挂钩的方法，如Java start函数，那么它就到对应的动态库中寻找名字为“android_media_MediaRecorder_start”的函数，其中“android_media_MediaRecordert”表示对应的Java类名，_start表示函数的名字，这样做的方法有以下几点弊端，同时也是动态注册的优点：

1. C/C++定义的函数名字必须遵循这样的规定，否则两个函数无法挂钩；

2. 第一次调用函数时，必须到动态库中搜索这个函数，会影响速度，以后就会将对应的函数地址记录下来，所以第二次及以后使用该函数就和动态注册效率一致；

JNIEnv

在上面两节都用到了JNIEnv，看来通过它可以获得Java层有什么类对象，以及类对象的成员和方法；可以将Java层的native函数和C/C++函数挂钩，那么这个JNIEnv是如何来的呢？

在android_media_MediaPlayer.cpp中的JNI_OnLoad函数：

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
    JNIEnv* env = NULL;
    jint result = -1;

    if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
        LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");
        goto bail;
    }
    assert(env != NULL);

    if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");
        goto bail;
    }

1. JNI_OnLoad第一个参数是JavaVM，这表示和java虚拟机有关的参量，一个进程只有一个这个参数；

2. 通过vm->GetEnv就可以获得JNIEnv参量，通过JNIEnv参量就可以让Java获得C/C++对应的函数；让C/C++获得Java相应的方法和成员变量；

JNIEnv就是JNI技术的关键。JNIEnv再向下执行，就是调用Java虚拟提供的功能接口了，我们就不作分析了，我只要懂得怎么使用JNI技术即可，我们要明白，我们既可以在Java层获得C/C++程序，也可以在C/C++层调用Java程序。

引用计数

JNI共提供了三种引用计数，和C++的引用计数还有很大的不同。

Local Reference

本地引用，jni层函数使用的非全局引用对象都是local reference，包括函数调用时传入的jobject和在JNI层函数中创建的jobject。

当所在函数退出时，这些jobject才可能被垃圾回收。

上面传达了两层意思：

1. 函数退出时，本地引用不一定马上回收；

2. 函数没退出时，本地引用不会被回收；

所以，当出现类似下面的情况时，

For(int i = 0; i < 100; i++){
Jstring pathStr = mEnv->NewStringUTF(path);
//do something
}

在函数退出前，会出现100个pathStr，所以内存可能很快被消耗完，那怎么办呢？

如果在每个循环里面调用env->DeleteLocalRef(pathStr)，那么当执行完一个循环，pathStr就会被回收。

所以，DeleteLocalRef是本地引用一个很重要的操作。

Global Reference

如下面的一段JNI代码：

Android_media_MediaScanner_processFile(JNIEnv *env, jobject thiz,jstring path, jstring mimeType, jobject client){
。。。。。。;
//保存Java层换入的jobject对象，代表MediaScanner对象
Save_this = thiz;
。。。。。。;
Return;
}

这里面是有问题的，因为JNI里面Save_this = thiz这句话是不会改变引用计数的，所以，如果其他函数有调用Save_this的地方，可能对应的thiz对象已经被释放了。那怎么办呢？

JNI提供了全局引用，全局引用对象如不主动释放，它永远不会被垃圾回收。

所以如

Save_this = (jclass)env->NewGlobalRef(thiz);

将Save_this设为全局引用，那么对应的thiz对象是不会被释放的。

只有当调用env->DeleteGlobalRef(Save_this)时，对应的thiz对象才有可能被回收，否则永远不会被释放。