从场景和需求梳理JNI接口

1 真实的情景和互动的对象

都有哪些Java和C交互的场景？真实的场景是：

1、一个C程序被系统加载并运行（比如java.exe）

2、C程序加载Java虚拟机并运行一个Java类(这个动作使用Invocation API接口)

3、有可能，这个运行的Java类需要加载一个C库(通过System.loadLibrary函数)，C库代码和这个Java类互动，包括互相调用函数和访问变量(这个是通常所言的JNI，通过env指向的函数列表来实现相互操作)

其中第二个场景有互动需求，注意依赖关系是C加载Java。其中第三个场景有互动需求，注意依赖关系是Java加载C。

哪些可以互动？必须是某种实体。

     C侧：

          变量

          函数

     Java侧：

          对象

          对象的公有方法和变量

          类的静态方法和静态变量

上述个体都可能成为互动的对象，只有方法或函数可以成为互动的发起者

至此我们理清楚了互动情景。下面我们来梳理互动的操作细节

2 第三个场景，Java代码加载C代码

根据场景来区分。先研究第三个场景，也即Java代码加载C代码。

2.1 可能的互动

Java代码加载C代码时可能出现的互动：

     Java访问C侧

          看到的范例是Java调用C函数

          Java可以访问C变量吗？未知，细节留待以后研究

          C可以有全局或静态变量吗？可以

          C可以重入吗？未知，取决于C侧代码设计

     C访问Java侧

          C可以通过JNI接口查找和访问Java侧类

          C可以通过JNI接口调用Java侧类构造方法，用以生成对象

          C可以通过JNI接口访问Java侧对象的变量和方法

          C可以通过JNI接口访问Java侧类的静态变量和静态方法

2.2 Java访问C侧

Java侧访问C侧函数的找寻方法：

1、通过函数原型匹配，注意函数原型是通过函数名和其他信息一起组合生成的

2、通过注册函数直接强制链接。注意C库中的JNI_OnLoad()会被自动和首先调用，可以在其中注册和链接

函数原型样式：

     JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_printHello(JNIEnv *, jobject, jstring)

     JNIEnv指向JNI接口的功能函数表，表中各种函数往往用来转换数据，或者访问其他

     如果是C++，可以省略掉这个参数

     jobject指向调用的发出者，说明这里是对象发出对C的调用。如果是类的静态方法在调用C代码的话，这里是jclass。

     jstring是一个参数示例

2.3 C访问Java侧

实质是，plain的C代码怎样访问用对象封装的Java元素

怎样访问一个Java类的变量和方法？首先是这些资源被编码了，并生成了签名，可以根据签名去索引。

可能的访问

     C可以访问JNI接口函数，当然JNI接口函数也就是为C准备的

     C可以通过JNI接口函数查找和访问Java侧类

     C可以通过JNI接口函数调用Java侧类构造方法，用以生成对象

     C可以通过JNI接口函数访问Java侧对象的变量和方法

     C可以通过JNI接口函数访问Java侧类的静态变量和静态方法

有哪些因素在访问中需要考虑？

1、双方有不同的基本数据类型，包括各种char、int、long等等，需要使用一个统一的本地类型：jchar、jint、jlong

2、Java有类和对象的概念，还有String，但C只有plain string，因此C侧需要从Java对象中抽取数据，或组合plain数据为Java对象

以上转换都通过调用JNI接口函数来实现，也即函数原型中“JNIEnv * env”参数所指向的函数列表

3 第二个场景，C代码加载Java代码

在C程序中运行Java类，即Invocation API

两个用途实例：

1、java.exe由C语言编写，通过Invocation API执行Java类

2、Android系统Launcher加载dalvikvm

加载过程一共7步

     1.生成java虚拟机选项

     2.生成java虚拟机

     res = JNI_CreateJavaVM(&vm, (void **)&env, &vm_args);

     3.查找并加载类

     cls = (*env)->FindClass(env, "InvocationApiTest");

     4.获取main()方法的ID

     mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls, "main", "([Ljava/lang/String;)V");

     5.生成字符串对象，用作main()方法的参数

     6.调用main()方法

     (*env)->CallStaticVoidMethod(env, cls, mid, args);

     7.销毁Java虚拟机

     (*vm)->DestroyJavaVM(vm);

4 一些JNI接口细节

值得关注的有：

1、JNI函数列表里面都有什么？

大体如下三类：

     类、对象、变量、方法等的引用及操作

     字符串、数组操作

     虚拟机接口、异常、C和Java之间函数关联

官方文档： http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/jni/spec/functions.html

2、怎样查看方法和变量等的签名？

可以使用javap.exe进行签名。不过看几个范例几乎也能猜出来。

官方文档： http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/jni/spec/types.html#wp16432

3、局部和全局引用

C侧可以获取Java侧实体的引用，缺省是局部应用，函数退出后即失效。一直有效的话可以使用全局引用。

显然，引用不是一个简单的指向实体的指针，不然怎么会失效呢？

5 参考文档

1、The Java Native Interface Programmer's Guide and Specification

http://192.9.162.55/docs/books/jni/html/jniTOC.html

2、Java Native Interface Specification

http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/jni/spec/jniTOC.html

3、《Android框架揭秘》[韩]金泰延

前面两篇是官方的专业文档，有所有细节，但是看起来头疼且太耗时间，没有必要。《Android框架揭秘》一书对JNI做了很细致很易懂的而且足够的介绍。此书各部分都写得非常仔细，甚至略有啰嗦，各处都有自己的的整理或见解，可以看出作者写书非常的认真尽责，不是拷贝粘贴，所以在此我要大力推荐这本书。