JavaSE JNI 动态注册本地方法（c语言实现native层）

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引言：

最近结合着 Android 源码研究了一下 JNI ，发现 Android 上的 JNI 本地方法绑定使用的不是通过函数名进行绑定的静态绑定，而是使用了不常见的动态绑定。

于是在 JavaSE 中动手实现了一下 JNI 本地方法动态绑定，在实现过程中或多或少的出现了一些问题，而网上搜索到的相关文章大多数只是对 Android 源码的一个摘要，而没有具体在 JavaSE 中的实现，故作此文以补此空白。

本文不涉及 JNI 基础，仅仅是对本地方法动态绑定的一个讲解，不明白 JNI 为何物的小白同学请先 Google 研究一下 JNI 再来~~

动态注册本地方法需要一下几个数据结构与方法（可自行在 jni.h 中查看）：

[c]  view plain copy

1. // 该结构表示一个Java本地方法与native层的c方法的映射  
2. typedef struct {  
3.     char *name; // Java本地方法名称  
4.     char *signature; // Java本地方法签名  
5.     void *fnPtr; // c函数指针  
6. } JNINativeMethod;  
7.   
8. // 该方法在JVM加载完JNI动态库的紧接着被调用，所以可以在这个函数里进行动态注册  
9. JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved);  
10.   
11. // 该方法便是用来进行动态注册的  
12. // clazz：本地方法所在类  
13. // methods：表明方法映射关系的结构体数组  
14. // nMethods：上一个参数的数组大小  
15. jint (JNICALL *RegisterNatives) (JNIEnv *env, jclass clazz, const JNINativeMethod *methods, jint nMethods);  

首先看一下声明和调用本地方法的 Java 代码：

[java]  view plain copy

1. public class test {  
2.   
3.     static {  
4.         // 加载JNI动态库  
5.         System.loadLibrary("test_native");  
6.     }  
7.   
8.     public static native String nativeFunc(String msg);  
9.   
10.     public static void main(String[] args) {  
11.   
12.         System.out.println(nativeFunc("Hello Native"));  
13.   
14.     }  
15. }  

在这个代码中声明了一个 native 方法 nativeFunc，该方法的作用是将传入的字符串加上"(Sovled)"并然后返回修改后的字符串。

然后看一下 JNI 动态链接库的代码（C语言实现）：

[c]  view plain copy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <string.h>  
3. #include <jni.h>  
4. #include "test.h"  
5.   
6. jstring native_function(JNIEnv *env, jclass cls, jstring msg);  
7.   
8. // 定义Java本地方法与JNI动态库中方法的映射关系  
9. static JNINativeMethod gMethods[] = {  
10.     {"nativeFunc", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;", (void *)native_function}  
11. };  
12.   
13.   
14. // 注册本地方法  
15. static int register_native_methods(JNIEnv *env, const char *clsname, const JNINativeMethod *gMethods, int nums)  
16. {  
17.     jclass clazz = (*env)->FindClass(env, clsname);  
18.     if (clazz == NULL)  
19.         return JNI_FALSE;  
20.     if ((*env)->RegisterNatives(env, clazz, gMethods, nums) < 0)  
21.         return JNI_FALSE;  
22.     return JNI_TRUE;  
23. }  
24.   
25. JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved)  
26. {  
27.     JNIEnv *env = NULL;  
28.     jint result = -1;  
29.   
30.     // 获得JNIEnv  
31.     if ((*vm)->GetEnv(vm, (void **)&env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK)  
32.         return JNI_FALSE;  
33.   
34.     // 注册本地方法  
35.     if (register_native_methods(env, "test", gMethods, sizeof(gMethods) / sizeof(gMethods[0])) != JNI_TRUE)  
36.         return JNI_FALSE;  
37.   
38.     result = JNI_VERSION_1_4;  
39.     return result;  
40. }  
41.   
42. // 自定义方法，将msg加上"(Solved)"并返回  
43. jstring native_function(JNIEnv *env, jclass cls, jstring msg)  
44. {  
45.     const char *cmsg;  
46.     char cres[1024];  
47.     jstring res;  
48.   
49.     cmsg = (*env)->GetStringUTFChars(env, msg, JNI_FALSE);  
50.       
51.     memset(cres, '\0', 1024);  
52.     strcat(cres, cmsg);  
53.     strcat(cres, " (Solved)");  
54.     res = (*env)->NewStringUTF(env, cres);  
55.       
56.     (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, msg, cmsg);  
57.   
58.     return res;  
59. }  

这里注意 JNI_OnLoad 方法中的操作，在 Android 源码中，获取 JNIEnv 的代码是 vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4)，如果在我们的程序中这样写是错误的，会出现 request for member ‘GetEnv’ in something not a structure or union （或 在非结构或联合中请求成员‘GetEnv’）错误，这是因为 Android 源码中的 native 层的实现使用的是 C++，而我们这里使用的是 C语言，这也是网上搜到的很多文章出现的一个问题

最后便是对代码的编译和运行：

1. 编译生成动态链接库 libtest_native.so：

gcc -fPIC -I $JAVA_HOME/include -I $JAVA_HOME/include/linux -shared -o libtest_native.so test.c

这里的 gcc 选项 -fPIC -shared 是用来生成动态链接库的，PIC选项的作用是生成 Position Independent Code，即生成不依赖与特定地址的机器代码，详细请看：http://stackoverflow.com/questions/5311515/gcc-fpic-option

2. 编译 Java 代码并运行

javac test.java

java -Djava.library.path=. test

注意：这里运行 Java 程序时需要加上 -Djava.library.path=. 来指定库加载位置，否则 Java 程序找不到之前生成的动态链接库。