Android JNI编程

Android JNI编程使用

参考文档:

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jni/spec/functions.html

https://blog.csdn.net/qq_37858386/article/details/103765111

https://my.oschina.net/wolfcs/blog/111309

JNI注册方式

JNI是Java Native Interface的缩写，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。Java支持调用C/C++，但是不能直接调用，需要使用一个中间层来进行转换，JNI的作用就是粘合Java代码和C++代码。JNI注册包括静态注册和动态注册。静态注册效率低，每次使用native方法时都要进行查找；动态注册方式一次注册，查找效率高。

JNI静态注册

静态注册原理：

根据函数名来建立 java 方法与 JNI 函数的一一对应关系。静态注册的对应关系以Java__包名__类名_方法名（）的方式找到对应的native方法。
其实就是：Java+包名+类名+方法名(native方法)

例如：Java_packagename_classname_methodname(JNIEnv *env,jclass/jobject,...)

静态注册方法步骤

1，在Java文件中定义native方法。
2，在cmd命令行模式中切换目录到定义native方法class文件（或者java文件）存放位置。
3，用javah 和javac命令生成包含native方法的.h头文件。
4，实现native方法，用ndk-build编译生成.so库。

静态方法注册JNI的弊端

1. 必须遵循某些规则 
2. 名字过长 
3. 多个class需Javah多遍，其实Android Studio中可不用这么做 
4. 运行时去找效率不高

JNI动态注册

动态注册原理

动态注册是在JNi层实现的，JAVA层不需要关心，因为在system.load时就会去调用JNI_OnLoad。动态注册的原理：JNI 允许我们提供一个函数映射表（JNINativeMethod），注册给 JVM，这样 JVM 就可以用函数映射表来调用相应的函数， 而不必通过函数名来查找相关函数，流程更加清晰可控，效率更高。

实现流程

• 当Java层代码中执行System.loadLibrary("NativeLib");时，Native中的JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved)方法会被调用，此时可以注册对应于Java层调用的native方法。

• JNINativeMethod的定义如下，包含三个元素：方法名、方法签名、native函数指针。该结构体用于描述需要注册的方法信息。

  typedef struct{
  	const char* name;         // Java方法名称
  	const char* signature;    // Java方法签名
  	void*       fnPtr;        // native方法函数指针
  } JNINativeMethod;
  
  // 定义方法映射关系
  static JNINativeMethod methods[] = {
  	{"sayHello", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;", (void*)sayHello},
  }
  

• FindClass:加载一个本地定义的类

  jclass FindClass(JNIEnv *env, const char *name);
  

• GetMethodID(查找java类中的方法)

  jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char* name, const char* sig)
  clazz:查找的java类
  name: 方法名
  sig:方法的返回值表示 (II)V表示void (int, int)类型的方法
  // 获取 ArrayList 类
  jclass list_jclass = env->FindClass("java/util/ArrayList");
  // 获取 ArrayList 构造函数id
  jmethodID list_init = env->GetMethodID(list_jcs, "<init>", "()V");
  

• RegisterNatives：手动注册native方法

  static int registerNativeMethods(JNIEnv* env)
  {
      jclass clazz;
      clazz = env->FindClass("com/example/test/MainActivity");
      if (clazz == NULL) {
          return JNI_FALSE;
      }
      if (env->RegisterNatives(clazz, gMethods, sizeof(gMethods) / sizeof(gMethods[0])) < 0) {
          return JNI_FALSE;
      }
      return JNI_TRUE;
  }
  

  • RegisterNatives中第二个参数gMethods是一个二维数组，代表着Java类里每个native方法所对应的实现方法。
    • JNI字段描述符: ()Ljava/lang/String; 这是一种对函数参数和返回值的编码，这种编码叫作JNI字段描述符（JavaNative Interface FieldDescriptors)。规则是：括号里面放置参数，在括号后面放置返回类型。(参数描述符)返回类型

  static JNINativeMethod gMethods[] = {
      {"helloworld", "()Ljava/lang/String;", (void*)Jni_helloworld}};
  

  • 第三个参数代表要指定的native的数量。

• 整体流程

  1、实现 JNI_OnLoad 方法，在加载动态库后，执行动态注册.
  2、利用结构体 JNINativeMethod 数组记录 java 方法与 JNI 函数的对应关系.
  3、调用 FindClass 方法，获取 java 对象.
  4、调用 RegisterNatives 方法，传入 java 对象，以及 JNINativeMethod 数组，以及注册数目完成注册.

动态注册关键

3、动态注册的关键字是两个：

1、JNI_OnLoad()方法，这个是载入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
2、JNINativeMethod结构，这个结构是将jni层的方法映射到Java端方法的关键，name：JNI层的方法名