深入理解JNI：Java与Native层交互机制-优快云博客

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JNI是Java Native Interface的缩写，JNI是一种机制，有了它就可以在java程序中调用其他native代码，或者使native代码调用java层的代码。也就是说，有了JNI我们可以使Android项目中，java层与native层各自发挥所长并相互配合。如下图所示，JNI在Android中所处的位置。

好吧谁不知道JNI应该在JAVA和Native的中间呢？

JNI相对与native层来说是一个接口，java层的程序想访问native层，必须通过JNI，反过来也一样。下面我们来看几个问题。

1，如何告诉VM（虚拟机）java层需要调用native层的哪些libs？

我们知道java程序是运行在VM上的，而Native层的libs则不然。所以为了让java层能访问native层的libs，必须得告诉VM要使用哪些native层的libs。下面看一段代码

[java]view plaincopy
        
    
public class MediaPlayer    
 {    
     ...    
     
     static {    
         System.loadLibrary("media_jni");    
         native_init();    
     }    
     
      ...    
     
     private native final void native_setup(Object mediaplayer_this);    
          
      ...    
  }  

可以看到上面的代码中，在MediaPlayer类中有一段static块包围起来的代码，其中System.loadLibrary("media_jni")就是告诉VM去加载libmedia_jni.so这个动态库，那么这个动态库什么时候被加载呢?因为static语句块的原因，所以在MediaPlayer第一次实例化的时候就会被加载了。这段代码中，我们还看到了一个函数native_init()，该函数被申明为native型，就是告诉VM该函数由native层来实现。

2，如何做到java层到native层的映射。

事实上我想表达的意思是，如何完成java层的代码到native层代码的映射，例如上面的代码中有一个native函数native_init()，那么如何使这个函数映射到一个由C/C++（或者其他语言）实现的具体函数呢？PS：本菜鸟，表达能力欠缺，不知道大家有没有看明白。

当VM执行到System.loadLibrary()的时候就会去执行native libs中的JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)函数，因为JNI_OnLoad函数是从java层进入native层第一个调用的方法，所以可以在JNI_OnLoad函数中完成一些native层组件的初始化工作，同时更加重要的是，通常在JNI_jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)函数中会注册java层的native方法。下面看一段代码：

[java]view plaincopy
        
    
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)  
{  
    JNIEnv* env = NULL;  
    jint result = -1;  
    //判断一下JNI的版本   
    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;  
    }  
  
    if (register_android_media_MediaRecorder(env) < 0) {  
        LOGE("ERROR: MediaRecorder native registration failed\n");  
        goto bail;  
    }  
  
    if (register<span style="font-size:16px;">_android_media_MediaScanner(env) < 0) {  
        LOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed\n");  
        goto bail;  
    }</span>  
  
    if (register_android_media_MediaMetadataRetriever(env) < 0) {  
        LOGE("ERROR: MediaMetadataRetriever native registration failed\n");  
        goto bail;  
    }  
  
    if (register_android_media_AmrInputStream(env) < 0) {  
        LOGE("ERROR: AmrInputStream native registration failed\n");  
        goto bail;  
    }  
  
    if (register_android_media_ResampleInputStream(env) < 0) {  
        LOGE("ERROR: ResampleInputStream native registration failed\n");  
        goto bail;  
    }  
  
    if (register_android_media_MediaProfiles(env) < 0) {  
        LOGE("ERROR: MediaProfiles native registration failed");  
        goto bail;  
    }  
  
    /* success -- return valid version number */  
    result = JNI_VERSION_1_4;  
  
bail:  
    return result;  
}  

上面这段代码的JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)函数实现与libmedia_jni.so库中。上面的代码中调用了一些形如register_android_media_MediaPlayer(env)的函数，这些函数的作用是注册native method。我们来看看函数register_android_media_MediaPlayer(env)的实现。

[java]view plaincopy
        
    
// This function only registers the native methods  
static int register_android_media_MediaPlayer(JNIEnv *env)  
{  
    return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,  
                "android/media/MediaPlayer", gMethods, NELEM(gMethods));  

[java]view plaincopy
        
    
/* 
 * Register native methods using JNI. 
 */  
/*static*/ int AndroidRuntime::registerNativeMethods(JNIEnv* env,  
    const char* className, const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)  
{  
    return jniRegisterNativeMethods(env, className, gMethods, numMethods);  
}  

最终jniRegisterNativeMethods函数完成java标准的native函数的映射工作。下面我们来具体的看看上面这个函数中各个参数的意义。

a，JNIEnv* env，关于JNIEnv我在google上找到了这些信息：

JNI defines two key data structures, "JavaVM" and "JNIEnv". Both of these are essentiallypointers to pointers to function tables. (In the C++ version, they're classes with apointer to a function table and a member function for each JNI function that indirects throughthe table.) The JavaVM provides the "invocation interface" functions,which allow you to create and destroy a JavaVM. In theory you can have multiple JavaVMs per process,but Android only allows one.

The JNIEnv provides most of the JNI functions. Your native functions all receive a JNIEnv asthe first argument.

The JNIEnv is used for thread-local storage. For this reason, you cannot share a JNIEnv between threads.If a piece of code has no other way to get its JNIEnv, you should sharethe JavaVM, and useGetEnv to discover the thread's JNIEnv. (Assuming it has one; see AttachCurrentThread below.)

这里需要注意一点的是，JNIEnv是一个线程的局部变量，这以为这JNIEnv是存在与多线程环境下的，因为 VM 通常是多执行绪(Multi-threading)的执行环境。每一个执行绪在呼叫JNI_OnLoad()时,所传递进来的 JNIEnv 指标值都是不同的。为了配合这种多执行绪的环境,C/C++组件开发者在撰写本地函数时,可藉由 JNIEnv 指标值之不同而避免执行绪的资料冲突问题,才能确保所写的本地函数能安全地在 Android 的多执行绪 VM 里安全地执行。基于这个理由,当在
呼叫 C/C++ 组件的函数时,都会将 JNIEnv 指标值传递给它。

b，char* className，这个没什么好说的，java空间中类名，其中包含了包名。

c，JNINativeMethod* gMethods，传递进去的是一个JNINativeMethod类型的指针gMethods，gMethods指向一个JNINativeMethod数组，我们先看看JNINativeMethod这个结构体。

[java]view plaincopy
        
    
typedef struct {  
 const char* name; /*Java 中函数的名字*/  
 const char* signature; /*描述了函数的参数和返回值*/  
 void* fnPtr; /*函数指针,指向 C 函数*/  
 } JNINativeMethod;  

再来看看gMethods数组

[java]view plaincopy
        
    
static JNINativeMethod gMethods[] = {  
    {"setDataSource",       "(Ljava/lang/String;)V",            (void *)android_media_MediaPlayer_setDataSource},  
    。。。  
    {"setAuxEffectSendLevel", "(F)V",                           (void *)android_media_MediaPlayer_setAuxEffectSendLevel},  
    {"attachAuxEffect",     "(I)V",                             (void *)android_media_MediaPlayer_attachAuxEffect},  
    {"getOrganDBIndex",     "(II)I",                            (void *)android_media_MediaPlayer_getOrganDBIndex},  
};  