JNI一点理解

一，一些概念简介：

• JNI，全称Java Native Interface，Java本地接口，是一套Java提供的API，随着JDK的诞生而诞生，可以用来调用本地方法，即在Java程序中声明但没有实现的方法，必须用native关键字声明，而方法的实现一般是放在C/C++ 程序里。JNI充当桥梁的角色，仍然属于Java层。为什么调用本地方法？因为性能更高，对内存管理更加细致，另外在Java诞生之处就存在很多本地方法，实现对这些方法的复用很重要，因此就有了JNI。
• NDK，Android为了调用JNI而开发的一套工具集合，其中封装了JNI，并提供了GCC、G++等C/C++编译器。
• 

extern "C"  //表明以下代码使用C语言编译器编译，在C++环境下需要加上这个
JNIEXPORT   //表面该函数可以被外部调用
jstring     /*表面该函数的返回值为jstring类型，JNI为了链接Java和C/C++，充当翻译官的角色，提供了一些中间类型，其中jstring就是String、char *的中间类型*/
JNICALL     //约束函数的入站顺序，和堆栈内存清理规则
Java_com_example_as_1jni_MainActivity_stringFromJNI(  /*函数名，Java中对应本地方法的命名规则为：Java_包名_类名_方法名，如果有下划线，则变成_1, 例如 全限定类名.get_Name 变成全限定类名_get_1Name*/
 JNIEnv* env,  /*JNI的核心API，封装了Java的运行环境,在C语言中是二级指针，在C++中是一级指针C: (*env)->NewStringUTF(env,“abc”), C++：env->NewStringUTF(“abc”) 
另外，因为C语言中没有对象，所以调用函数必须加上对象env，而C++有对象，只需要指定函数的参数即可*/
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

其中最重要的就是JNIEnv* env，它是Java与C++沟通的桥梁，内置了很多方法，其中有获取类型的、对引用类型封装的、获取类型属性和方法的、调用对应类型方法的，使用反射机制，因此在Java在即使声明为private或者final也可以访问或者修改。
签名规则：
当获取或者使用原对象域的方法时，需要增加签名，因为有方法重载，签名是为了找到唯一对应的方法，签名规则如下：

二，JNI常用API总结

1，版本和类常用API

2，对象域API

2.1 GetFieldID

jfieldID GetFieldID(JNIEnv *env, jclass clazz, const char *name, const char *sig);
函数作用：
　　返回类的实例(非静态)域的域 ID。
参数说明：
　　env:JNI 接口指针。
　　clazz:Java 类对象。
　　name: 0 终结的 UTF-8 字符串中的域名。
　　sig:0 终结的 UTF-8 字符串中的域签名。

2.2 Set<type>Field

void Set<type>Field(JNIEnv *env, jobject obj, jfieldID fieldID, NativeType value);
函数作用：
　　该访问器例程系列设置对象的实例(非静态)域的值。要访问的域由通过调用SetFieldID() 而得到的域 ID 指定。
参数说明：　　
　　env:JNI 接口指针。
　　obj:Java 对象(不能为 NULL)。
　　fieldID:有效的域 ID。
value:域的新值。
2.3 Get<type>Field

NativeType Get<type>Field(JNIEnv *env, jobject obj, jfieldID fieldID);
函数作用：
　　该访问器例程系列返回对象的实例(非静态)域的值。要访问的域由通过调用GetFieldID() 而得到的域 ID 指定。
参数说明：
　　env:JNI 接口指针。
　　obj:Java 对象(不能为 NULL)。
　　fieldID:有效的域 ID。

<type>可以是Boolean、Char等类型，所有的Get<type>Field参考下面的函数

3，字符串相关API

4，数组相关API

4.1 GetArrayLength
jsize (*GetArrayLength)(JNIEnv*, jarray);
函数作用：返回数组中的元素数。

4.2 GetObjectArrayElement
jobject (*GetObjectArrayElement)(JNIEnv*, jobjectArray, jsize);
函数作用：返回 Object 数组的元素。

4.3 SetObjectArrayElement
void (*SetObjectArrayElement)(JNIEnv*, jobjectArray, jsize, jobject);
函数作用：设置 Object 数组的元素。
 
4.4 Get<PrimitiveType>ArrayRegion
void Get<PrimitiveType>ArrayRegion(JNIEnv *env, ArrayType array, jsize start, jsize len, NativeType *buf);
函数作用：
　　将基本类型数组某一区域复制到缓冲区中的一组函数。
参数说明：
　　env:JNI 接口指针。
　　array:Java 指针。
　　start:起始下标。
　　len:要复制的元素数。
buf:目的缓冲区。
4.5 Set<PrimitiveTyep>ArrayRegion

void Set<PrimitiveType>ArrayRegion(JNIEnv *env, ArrayType array, jsize start, jsize len, NativeType *buf);

函数作用：
　　将基本类型数组的某一区域从缓冲区中复制回来的一组函数。
参数说明：
　　Env:JNI 接口指针。
　　array:
　　Java 数组。
　　start:起始下标。
　　len:要复制的元素数。
　　buf:源缓冲区。

三，JNI的两种注册方式

要想Java方法调用本地方法，那就要将这两个方法之间建立关联，调用时找到对应的本地方法去执行，其实就是保存JNI方法的指针,在loadlibrary方法中加载so库，然后在此库中搜索对应的实现方法，分为静态注册和动态注册：
1，静态注册
Java中的一个方法可以限定为：包名-类名-方法名-方法参数，这样可以唯一的确定一个方法；那么如果JNI层根据某种规则这样构造方法，是不是也一一对应了？所以静态注册是怎么找到对应的方法去执行？依靠的是方法名。
静态注册基本流程：
首先，使用javac编译得到class文件，然后使用javah对class文件打包成.h文件，新建一个c++源文件，引入该.h头文件，然后在C++源文件里实现该native方法
2，动态注册
所谓的动态注册 是指，动态注册JAVA的Native方法，使得c/c++里面方法名 可以和 java 的Native方法名可以不同， 动态注册是将将二者方法名关联起来（维护一张静态表），以后在修改Native方法名时，只需修改动态注册关联的方法名称即可。 System.loadLibrary(“xxx”); 这个方法还是必须要调用的，不管动态还是静态，其作用主要就是调用JNI_Onload()方法，讲静态表注册给JNI环境。
动态注册基本流程：
（1），编写Java端的相关native方法
（2），编写C/C++代码, 实现JNI_Onload()方法，这是载入JNI库后调用的第一个方法，在这里可以将方法对应表注册给JNI环境
（3），将Java 方法和 C/C++方法通过签名信息一一对应起来
（4），通过JavaVM获取JNIEnv, JNIEnv主要用于获取Java类和调用一些JNI提供的方法
（5），使用类名和对应起来的方法作为参数, 层层调用，最终执行JNI提供的函数RegisterNatives()注册方法

3，二者区别
不管是静态注册还是动态注册，其作用都是将cpp文件编译成平台所需要的库。
静态注册
优点: 理解和使用方式简单, 属于傻瓜式操作, 使用相关工具按流程操作就行, 出错率低
缺点: 当需要更改类名,包名或者方法时, 需要按照之前方法重新生成头文件, 灵活性不高
动态注册
优点: 灵活性高, 更改类名,包名或方法时, 只需对更改模块进行少量修改, 效率高
缺点: 对新手来说稍微有点难理解, 同时会由于搞错签名, 方法, 导致注册失败

四，其他

1，垃圾回收
对于Java，有自动的垃圾回收，但在JNI这层没有，对用不到的资源应该尽量手动释放，以防止内存泄露问题，在JNI提供的三种引用方式，Local Reference(本地引用)， Global Reference（全局引用）， Weak Global Reference(全局弱引用)，其中Global Reference，如果不手动释放，则会一直占用内存，另外两种也是
2，异常处理
在Java层出现异常，可以try-catch或者上抛给虚拟机，但在JNI层，并不会立即中断并抛出异常，还可以继续执行内存清理类的工作，知道返回到Java层才会抛出异常。