浅析JNI
layout: post title: "浅析JNI" date: 2013-06-26 22:31 comments: true
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内容概述
本文从以下4个部分进行：
- Java层，声明、使用native方法
- Java与Native如何关联，即注册的方式与实现
- Java与Native方法通信，即如何互相调用
- Java与Native的数据结构对应关系
我相信，如果你弄懂了以上的问题，可以使用jni技术进行基本的开发。本文通过实现一个简单的demo，对以上的问题的进行解答。
Java层---声明、使用native方法
先看MediaScanner.java的代码
{% codeblock MediaScanner lang:java %}
public class jniActivity extends Activity {
private TextView tv;
/**
* Called when the activity is first created.
*/
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
TextView tv = new TextView(this);
tv.setText( stringFromJNI() );
setContentView(tv);
}
// 这个方法采用静态注册，参考ndk自带的例子hello-jni的实现
public native String stringFromJNI();
// 修改成动态注册
public native String DynamicStringFromJNI();
// 提供方法，让native层调用
public void testMethodForNativeCallJava(){
Toast.makeText(getApplicationContext(), "Call from Native", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
// 加载jni库
static{
System.loadLibrary("learnJni");
}
}
{% endcodeblock %}
可以大致猜到，static块load了jni的库文件，有好几个带native声明的方法，这些方法都没有具体的实现，其实现应该在native层也就是c层。该方法对java来讲使用起来没什么不同。Java层需要做的事情就结束了，秘密应该就在这两个我们不熟悉的部分。总结下Java层的工作：
- 通过static块来加载对应的jni库
- 声明由关键字native修饰的方法
看来Jni对Java程序员还是很友好的，使用起来很方便。
Java与Native如何关联---注册JNI方法
首先，我们看下最简单的native方法实现，修改自ndk自带的sample：hello-jni的hellojni.c
{% codeblock learnjni lang:java %}
include <string.h>
include <jni.h>
/ This is a trivial JNI example where we use a native method
* to return a new VM String. See the corresponding Java source
* file located at:
*
*
/
jstring
Java_com_example_learnjni_LearnJni_stringFromJNI( JNIEnv env,
jobject thiz )
{
return (env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");
}
{% endcodeblock %}
明显，这里的函数名好奇怪，一大串。其实如果你有jni的基础，你会发现这个函数名和你知道的静态注册和动态注册都不一样，这里并没有使用包含方法签名的头文件，而是使用虚拟机默认的函数调用方式。
注册这个概念不难理解，打个比方，java和c是两个世界的东西，若要将他们连接在一起，必须要有一个统一的沟通标准，注册就是将双方的方法函数用一个标准描述，通知对方。JNI里面有两种注册方式，分别是静态注册和动态注册。下面我们来详细介绍下这两种注册方式：
静态注册
静态注册比较简单，其步骤有二：
- 编译声明了native函数的java类，对每个生成的class用javah生成一个头文件，包含了native方法的签名。操作如下：
javah -o output package.classname，这样会生成一个output.h的jni头文件，package.classname是java编译好的class文件。 - 在native层包含这个头文件，实现里面的函数声明。比如生成learnjni头文件的步骤如下：
- 先生成class文件，由于learnjni是一个android工程，无法直接用javac生成class文件。此时有两种方式处理：一是通过android源码编译环境生成class；二是借助ice生成class，比如eclipse或者intellij idea，找到它们的输出路径。比如我的intellij idea输出路径是
IdeaProject/*/out cd IdeaProject/*/outjavah -o output -classpath ~/IdeaProjects/Learn/learn-jni/src/ com.example.learn_jni.jniActivity- 生成的output头文件如下：
{% codeblock output lang:java %}
/ DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated /
include <jni.h>
/ Header for class com_example_learn_jni_jniActivity /
- 先生成class文件，由于learnjni是一个android工程，无法直接用javac生成class文件。此时有两种方式处理：一是通过android源码编译环境生成class；二是借助ice生成class，比如eclipse或者intellij idea，找到它们的输出路径。比如我的intellij idea输出路径是
ifndef _Included_com_example_learn_jni_jniActivity
define _Included_com_example_learn_jni_jniActivity
ifdef __cplusplus
extern "C" {
endif
/ * Class: com_example_learn_jni_jniActivity * Method: stringFromJNI * Signature: ()Ljava/lang/String; / JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_learn_1jni_jniActivity_stringFromJNI (JNIEnv *, jobject);
/ * Class: com_example_learn_jni_jniActivity * Method: DynamicStringFromJNI * Signature: ()Ljava/lang/String; / JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_learn_1jni_jniActivity_DynamicStringFromJNI (JNIEnv *, jobject);
ifdef __cplusplus
}
endif
endif
{% endcodeblock %}
需要解释下静态方法中native方法是如何和jni函数对应上。当Java层调用native方法，比如stringFromJNI时，它会从对应的JNI库中寻找 Java_com_example_learn_1jni_jniActivity_stringFromJNI，如果找不到就报错。如果找到，则为二者建立一个映射关系，其实是保存了jni层函数的函数指针。当然，这项工作由虚拟机完成。
小结
可以明显的看出，静态注册方法有不少弊端。
- 需要用javah对java类生成头文件，而且生成的jni层函数名字特别长，不方便书写。
- 若是将来函数名有改动，或者native函数数量有变化，都需要重新生成头文件，不易维护
- 初次调用native函数要根据函数名字搜索对应的jni层函数来建立关联关系，影响效率。
