Android JNI浅析Java和Native通信对象的传值和回调

Posted 2023-03-10 木大白易

简单了解一下jni

JNI是一个本地编程接口，它允许运行在Java虚拟机的Java代码与用其他语言（如C,C++和汇编）编写的库交互。

jni函数签名

首先看一下java类型对应的jni类型：

Java类型	符号
Boolean	Z
Byte	B
Char	C
Short	S
Int	I
Long	J
Float	F
Double	D
Void	V
数组	[ 比如：int[] -> [I ，如果是二维数组 int[][] -> [[I
objects	以"L"开头，以";"结尾，中间是用"/" 隔开的包及类名。比如：Ljava/lang/String;如果是嵌套类，则用$来表示嵌套。

比如：

privite native int test(String arg);

则它的签名为：

(Ljava/lang/String;)I

函数参数的传递

• 基本类型（如整型，字符等）在Java和native之间是采用值传递
• Java对象采用的是引用传递

关于局部引用的相关内容，可以参考之前的文章：
JNI内存方面说明以及相关类型手动释放内存

JavaVM和JNIEnv

这两个结构体在jni.h中有定义：

#if defined(__cplusplus)
typedef _JNIEnv JNIEnv;
typedef _JavaVM JavaVM;
#else
typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;
typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;
#endif

这里也能看出c版本和c++版本，在使用调用上有一些不同，c++相当于又包了一层！

下边看一下c++的版本：
JavaVM

struct _JavaVM 
    const struct JNIInvokeInterface* functions;

#if defined(__cplusplus)
    jint DestroyJavaVM()
     return functions->DestroyJavaVM(this); 
    jint AttachCurrentThread(JNIEnv** p_env, void* thr_args)
     return functions->AttachCurrentThread(this, p_env, thr_args); 
    jint DetachCurrentThread()
     return functions->DetachCurrentThread(this); 
    jint GetEnv(void** env, jint version)
     return functions->GetEnv(this, env, version); 
    jint AttachCurrentThreadAsDaemon(JNIEnv** p_env, void* thr_args)
     return functions->AttachCurrentThreadAsDaemon(this, p_env, thr_args); 
#endif /*__cplusplus*/
;

JNIEnv

struct _JNIEnv 
    /* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */
    const struct JNINativeInterface* functions;

#if defined(__cplusplus)

    jint GetVersion()
     return functions->GetVersion(this); 

    jclass DefineClass(const char *name, jobject loader, const jbyte* buf,
        jsize bufLen)
     return functions->DefineClass(this, name, loader, buf, bufLen); 

    jclass FindClass(const char* name)
     return functions->FindClass(this, name); 
    
    ...
    ...
    

总的来说：

JavaVM：是java虚拟机环境，每个进程有且只有只有一个。
JNIEnv: 是线程上下文环境，每个线程只有一个，不能跨线程。

我们可以通过JNIEnv来获取一个JavaVM：

jint GetJavaVM(JNIEnv *env, JavaVM **vm);

// vm：用来存放获得的虚拟机的指针的指针。
// return：成功返回0，失败返回其他。

也可以通过JavaVM来获取一个JNIEnv：

jint GetEnv(void** env, jint version)

上边也提到了JNIEnv是线程绑定的，所以通常，用全局的JavaVM获取一个当前线程的JNIEnv的时候，通常需要绑定到当前线程：

char thread_name[128] =  0 ;
prctl(PR_GET_NAME, (char *)(thread_name));
JavaVMAttachArgs args;
args.version = JNI_VERSION_1_6;
args.name = thread_name;
args.group = NULL;
gJvm->AttachCurrentThread(&pEnv, (void *)(&args))

同样的，也需要在不使用的时候解绑：

gJvm->DetachCurrentThread();

本地函数的静态加载和动态加载

所谓静态加载，就是我们常见的，jni函数的声明是Java_包名_类名_方法名(参数...)这样子的，Java方法和本地函数之间的映射关系编译器已经帮我们做了。

下边了解一下动态加载：

JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved);
JNIEXPORT void JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved);

JNI_OnLoad方法是在动态库被加载时调用，而JNI_OnUnload则是在本地库被卸载时调用。所以这两个函数就是一个本地库最重要的两个生命周期方法。

在JNI_OnLoad()中，就可以手动注册本地函数，做好对java方法的映射。
一般的可以这个样子：

const JNINativeMethod gMethods[] = 
    "native函数名", "native函数签名", (void *)native函数, //第三个为函数指针
    ...//别的native函数
;

JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
    JNIEnv *env = NULL;
    jint result = -1;
    if (vm->GetEnv((void **) &env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) 
        return result;
    
    // 动态注册native function
    jclass clazz = env->FindClass("com.xx.xx.xxclass");    
    env->RegisterNatives(clazz, &method, 1) //第三个参数为总的数量

    // 返回jni的版本
    return JNI_VERSION_1_6;

访问字段和函数

对于jni函数中传入的jobject对象，要想访问对象的字段和函数，就需要先获取对应的class引用！

jobject testObject;   //假设我们已经有了这么一个对象

jclass testCls = env->GetObjectClass(testObject); //获取class引用
//int testFiled;
//int test(String arg); 
jfieldID testFiledId = env->GetFieldID(testCls, "testFiledID", "I");
jmethodID testMethodId = env->GetMethodID(testCls, "test", "(Ljava/lang/String;)I");

// 注意对字段的get/set,函数的调用，都必须使用具体的jobject对象，而不能是class引用
env->GetIntField(testObjcet, testFiledId);
env->CallIntMethod(testObject, testMethodId, "arg...");

java像Native中的对象的传递，一般也是安装上边的方式来进行，取出字段的值，再赋值给native对应的对象！

如果是native的对象回调到java层怎么做？

// 先找到class引用
jclass jcs = env->FindClass("com/xx/xx/xxclass");
// 创建对象有两种方法
// 第一种是调用类的构造函数：mthodId就是构造函数的id
jmethodID cls_constructor = env->GetMethodID(jcs, "<init>", "()V");

jobject NewObject(JNIEnv *env, jclass clazz, jmethodID methodID, ...);

// 第二种是直接alloc对象
jobject AllocObject(jclass clazz)


//然后将native对象赋值给jobject即可！