Android - 深入理解 JNI
JNI : Java Native Interface 即JAVA本地调用，为何需要这种技术呢？原因有二：
1、运行JAVA程序的虚拟机是用Native语言编写的，而虚拟机运行在具体的平台上，所以虚拟机本身无法做到平台无关，而利用JNI技术即可对JAVA层屏蔽不同操作系统平台之间的差异，如file，socket等
2、在JAVA语言诞生前，很多程序使用Native语言编写，JAVA直接利用JNI使用，避免造重复轮子的坏名声。而且JNI的运行效率和速度会更高
第一大部分： JAVA如何调用Native函数
通过MediaScanner进行完整解释其工作原理：
调用层次关系，图示：
JAVA层代码分析：MediaScanner.java
public class MediaScanner
{
static { //static 语句，前面的 JAVA学习系列（一） 有说明过这个问题
//加载对应用JNI库，linux上即调用libmedai_jni.so，而windows平台上调用libmedia_jni.dll
System.loadLibrary("media_jni");
native_init(); //调用native函数
}
//非native函数
public void scanDirectories(String[] directories, String volumeName)
//声明native函数，native为JAVA语言的关键字
private static native final void native_init();
private native final void native_setup();
private native final void native_finalize();
private native void processDirectory(String path, String extensions, MediaScannerClient client);
}
总结： 一个是加载jni动态库，二是声明java的native函数
JNI层 android_media_MediaScanner.cpp 分析：
首先来找下java层的native_init函数对应jni层的函数？
首先native_init函数位于android.media包中，它的全路径：android.media.MediaScanner.native_init，由于
在native语言中，"."有特殊的意义，所以用"_"来替换：即上面路径这为：android_media_MediaScanner_native_init
ok,函数名就如此关联起来了。而JNI函数注册有两种方式：
1、静态注册方法
a、编写java代码，然后编译生成.class文件
b、使用javah -o output packagename.classname生成jni层头文件
调用时先加载动态库，然后查找native_init函数的jni函数：android_media_MediaScanner_native_init
如果找到则建立这两个函数的关联关系，即保存jni层函数的函数指针，这个由虚拟机完成。
缺点：javah生成的函数名特别长，不利于书写，且第一次调用时需要根据函数名字搜索建立关联关系。
2、动态注册方法
利用JNINativeMethod结构保存其关系
typedef struct
{
//JAVA中native函数名字
const char name;
//签名信息，用字符串表示，参数类型及返回值类型的组合
const char signature;
///JNI层函数函数指针，转换为void类型
void fnPtr;
};
static JNINativeMethod gMethods[] = {
{"processDirectory", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V",
(void )android_media_MediaScanner_processDirectory},
{"processFile", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V",
(void )android_media_MediaScanner_processFile},
{"setLocale", "(Ljava/lang/String;)V", (void )android_media_MediaScanner_setLocale},
{"extractAlbumArt", "(Ljava/io/FileDescriptor;)[B", (void )android_media_MediaScanner_extractAlbumArt},
{"native_init", "()V", (void )android_media_MediaScanner_native_init},
{"native_setup", "()V", (void )android_media_MediaScanner_native_setup},
{"native_finalize", "()V", (void )android_media_MediaScanner_native_finalize},
};
这里说明一下签名信息：
因为JAVA支持函数重载，可以定义同名但不同参数的函数，但直接根据函数名是没法找到具体函数的，因此利用参数类型及返回类型
组成签名信息。
常用类型标识符：
类型标识 JAVA类型 字长
Z boolean 8位
B byte 8位
C char 16位 -- 注意哟
S short 16位
I int 32位
J long 64位
F float 32位
D double 64位
L/java/languageString String
[I int[] int数组
[L/java/lang/object Object[] 对象数组
// This function only registers the native methods, and is called from
// JNI_OnLoad in android_media_MediaPlayer.cpp
int register_android_media_MediaScanner(JNIEnv env)
{
//利用registerNativeMethods注册JNI函数
return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,
"android/media/MediaScanner", gMethods, NELEM(gMethods));
}
// 加载jni库，查找该库中的JNI_OnLoad函数完成动态注册工作
jint JNI_OnLoad(JavaVM vm, void reserved)
{
...
if (register_android_media_MediaScanner(env) < 0) {
LOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed\n");
goto bail;
}
}
static void
android_media_MediaScanner_processDirectory(JNIEnv env, jobject thiz, jstring path, jstring extensions, jobject client)
{
MyMediaScannerClient myClient(env, client);
mp->processDirectory(pathStr, extensionsStr, myClient, ExceptionCheck, env);
...
}
NATIVE库实现：MediaScanner.cpp （编译成libmedia.so库）
status_t MediaScanner::processDirectory(
const char path, const char extensions,
MediaScannerClient &client,
ExceptionCheck exceptionCheck, void exceptionEnv) {
...
client.setLocale(locale());
status_t result =
doProcessDirectory(
pathBuffer, pathRemaining, extensions, client,
exceptionCheck, exceptionEnv);
free(pathBuffer);
...
}
如此整个流程调用逻辑就讲完了。
第二大部分：JNIEnv 介绍
JNIEnv 是一个与线程相关的变量，由于线程相关，所以线程B中不能使用线程A中的JNIEnv函数。
那个多个线程由谁来保存并保证每个线程的JNIEnv结构体正确呢？
jint JNI_OnLoad(JavaVM vm, void reserved)
全进程只有一个JavaVM对象，可以保存并在任何地方使用没有问题，独此一份。
利用JavaVM中的 AttachCurrentThread函数，就可以得到这个线程的 JNIEnv结构体，利用用DetachCurrnetThread释放相应资源
a、通过 JNIEnv 操作 jobject
jfieldID 操作成员变量
jmethodID 操作成员函数
/
Get a field ID (instance fields).
/
static jfieldID GetFieldID(JNIEnv env, jclass jclazz,
const char name, const char sig)
/
Get a method ID for an instance method.
JNI defines
* "direct" method, so we have to special-case it here.
*
* Dalvik also puts all private methods into the "direct" list, so we
* really need to just search both lists.
*/
static jmethodID GetMethodID(JNIEnv* env, jclass jclazz, const char* name,
const char* sig)
具体实现参考：dalvik\vm\jni.c的实现：重要的函数还有 JNI_CreateJavaVM ［Create a new VM instance］
举例说明JNI如何调用JAVA层函数：
JNIEnv *mEnv;
jmethodID mScanFileMethodID;
jmethodID mHandleStringTagMethodID;
MyMediaScannerClient(JNIEnv *env, jobject client)
: mEnv(env),
mClient(env->NewGlobalRef(client)),
mScanFileMethodID(0),
mHandleStringTagMethodID(0),
mSetMimeTypeMethodID(0)
{
...
// 找到 android.media.MediaScannerClient类在JNI层对应用用jclass实例
jclass mediaScannerClientInterface = env->FindClass("android/media/MediaScannerClient");
//依此取出 MediaScannerClient 类中的函数 scanFile/handleStringTag 的 jMethodID
mScanFileMethodID = env->GetMethodID(mediaScannerClientInterface, "scanFile",
"(Ljava/lang/String;JJ)V");
mHandleStringTagMethodID = env->GetMethodID(mediaScannerClientInterface, "handleStringTag",
"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V");
}
// returns true if it succeeded, false if an exception occured in the Java code
virtual bool scanFile(const char* path, long long lastModified, long long fileSize)
{
// 调用JNIEnv的CallVoidMethod函数：
// 第一个参数代表 MediaScannerClient 的 jobject 对象，第二个参数代表 scanFile的 jMethodID
// 后面的是JAVA层 ScanFile 函数参数
mEnv->CallVoidMethod(mClient, mScanFileMethodID, pathStr, lastModified, fileSize);
}
实现上JNIEnv提供了一系列类似的函数调用JAVA函数：
NativeType Call
同时也可以设定或获取JAVA层的成员变量值，定义如下：
NativeType Get
NativeTYpe Set