Java中JNI的使用（上）
2018-10-08 來源：importnew
JNI 全稱是 Java Native Interface。是在 Java?和 Native 層（包括但不限于C/C++）相互調(diào)用的接口規(guī)范。
JNI 在 Java?1.1中正式推出，在 Java?1.2版本中加入了 JNI_OnLoad、JNI_OnUnload 方法，這兩個(gè)方法還是很有用的，后面再說。
JNI基礎(chǔ)篇
Java 通過 JNI 調(diào)用本地方法的過程大致是：
- 寫一個(gè) Java 類，在其中聲明對應(yīng)要調(diào)用的 native 方法，用?
native?關(guān)鍵字修飾。 比如?private static native int native_newInstance(); - 通過?
javah?命令生成 Java?類對應(yīng)的 C/C++ 頭文件。javah -encoding utf-8 -cp src com.young.soundtouch.SoundTouch； - 在 C/C++ 中實(shí)現(xiàn)頭文件中聲明的函數(shù)；
- 編譯 C/C++ 代碼為動態(tài)庫（Windows中的dll、Linux/Android 中的 so、MAC OSX 中的 dylib）；
- 在 Java?代碼中加載動態(tài)庫，即可像調(diào)用 Java?方法一樣，調(diào)用到 native 函數(shù)。
其中第3步在 Java 1.2 中增加了?JNI_OnLoad?方法之后有另一種實(shí)現(xiàn)方式（后面說）。
javah 生成的頭文件大致是這樣的：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_young_soundtouch_SoundTouch */
#ifndef _Included_com_young_soundtouch_SoundTouch
#define _Included_com_young_soundtouch_SoundTouch
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#undef com_young_soundtouch_SoundTouch_SETTING_USE_AA_FILTER
#define com_young_soundtouch_SoundTouch_SETTING_USE_AA_FILTER 0L
/*
* Class: com_young_soundtouch_SoundTouch
* Method: native_getDefaultSampleElementSize
* Signature: ()I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_young_soundtouch_SoundTouch_native_1getDefaultSampleElementSize
(JNIEnv *, jclass);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
文件開頭就是普通的頭文件，但是可以發(fā)現(xiàn)：
- 包含了 jni.h 頭文件（一般位于 $JAVA_HOME/jd{jdk-version}/include 文目錄內(nèi)）。這是 JNI 中所有的類型、函數(shù)、宏等定義的地方。所以C/C++世界的JNI是由他制定的游戲規(guī)則。
- 在類中生命的常量（static final）類型會在頭文件中以宏的形式出現(xiàn)，這一點(diǎn)還是很方便的。
- 函數(shù)的注釋還是比較全的，包括了：
- 對應(yīng)的 class
- 對應(yīng)的 Java 方法名
- 對應(yīng)?Java?方法的簽名
- 方法的聲明顯得有點(diǎn)奇怪，由以下及部分組成：
- JNIEXPORT這是函數(shù)的導(dǎo)出方式；
- jint 返回值類型（jint 由 jni.h 定義，對應(yīng) int，下面具體再說吧）；
- JNICALL 函數(shù)的調(diào)用方式也就是匯編級別參數(shù)的傳入方式；
- Java_com_young_soundtouch_SoundTouch_native_1getDefaultSampleElementSize —— 超級長的函數(shù)名！��！格式是 Java_ + 類全名 + _ + JAVA 中聲明的native方法名。其中會把包名中的點(diǎn)（.）替換成下劃線（_），同時(shí)為了避免沖突把下劃線替換成_1；
- 方法的參數(shù)，上面的這個(gè)方法在 Java 的聲明中實(shí)際上是沒有參數(shù)的，其中的 JNIENV 顧名思義是 JNI 環(huán)境，和具體的線程綁定。而第二個(gè)參數(shù) jclass 其實(shí)是 Java 中的 Class。因?yàn)樯厦媸且粋�(gè) static 方法，因此第二個(gè)參數(shù)是 jclass。如果是一個(gè)實(shí)例方法則對應(yīng)第二個(gè)參數(shù)是 jobject，相當(dāng)于 Java中的 this。
下面在 C/C++ 中實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法就行啦。但是在動手前現(xiàn)大致了解以下 jni.h 制定的游戲規(guī)則。
類型轉(zhuǎn)換
javah 生成的頭文件里面使用的類型都是 jni.h 定義的，目的是做到平臺無關(guān)，比如保證在所有平臺上 jint 都是32位的有符號整型。
基本對應(yīng)關(guān)系如下：
引用類型對應(yīng)關(guān)系：
通過表格發(fā)現(xiàn)，除了上面定義的?String、Class、Throwable，其他的類（除了數(shù)組）都是以?jobject?的形式出現(xiàn)的！事實(shí)上 jstring、 jclass 也都是 object 的子類。所以這里還是和 Java 層一樣，一切皆 jobject。（當(dāng)然，如果 jni 在 C 語言中編譯的話是沒有繼承的概念的，此時(shí) jstring、jclass 等其實(shí)就是 jobject！用了 typedef 轉(zhuǎn)換而已�。。�
接下來是?JNIEnv *?這個(gè)指針，它提供了 JNI 中的一系列操作的接口函數(shù)。
JNI 中操作 jobject
其實(shí)也就是在native層操作 Java 層的實(shí)例。 要操作一個(gè)實(shí)例無疑是：
- 獲取/設(shè)置 （即 get/set ）成員變量（field）的值；
- 調(diào)用成員方法（method）。
所以問題來了：（挖掘機(jī)技術(shù)哪家強(qiáng)？！ o(*≧▽≦)ツ┏━┓ ）
怎么得到 field 和 method？
通過使用?jfieldID 和 jmethodID： 在 JNI 中使用類似于放射的方式來進(jìn)行 field 和 method 的操作。JNI 中使用j fieldID 和 jmethodID 來表示成員變量和成員方法，獲取方式是：
jfieldID GetFieldID(jclass clazz, const char *name, const char *sig); jfieldID GetStaticFieldID(jclass clazz, const char *name, const char *sig); jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char *name, const char *sig); jmethodID GetStaticMethodID(jclass clazz, const char *name, const char *sig) ;
其中最后一個(gè)參數(shù)是簽名。?獲取jclass的方法除了實(shí)用上面靜態(tài)方法的第二個(gè)參數(shù)外，還可以手動獲取。?jclass FindClass(const char *name)?需要注意的是name參數(shù)，他是一個(gè)類包括包名的全稱，但是需要把包名中的點(diǎn).替換成斜杠/。（好吧，事實(shí)上我不是太明白為啥要這么做。）
有了 jfieldID 和 jmethodID 就知道狗蛋住哪了，現(xiàn)在去狗蛋家找他玩 ?(^?^*)
1. get:
<type> Get<type>Field(jobject , jfieldID);?即可獲得對應(yīng)的field，其中field的類型是type，可以是上面類型所敘述的任何一種<type> GetStatic<type>Field(jobject , jfieldID);?同1，唯一的區(qū)別是用來獲取靜態(tài)成員。
- void Set<type>Field(jobject obj, jfieldID fieldID, <type> val)
- void SetStatic<type>Field(jclass clazz, jfieldID fieldID, <type> value);
成員方法：
調(diào)用方法自然要把方法的參數(shù)傳遞進(jìn)去，JNI中實(shí)現(xiàn)了三種參數(shù)的傳遞方式：
Call<type>Method(jobject obj, jmethod jmethodID, ...)?其中?...?是 C 中的可變長參數(shù)，類似于?printf?那樣，可以傳遞不定長個(gè)參數(shù)。于是你可以把 Java 方法需要的參數(shù)在這里面?zhèn)鬟f進(jìn)去。Call<type>MethodV(jobject obj, jmethodID methodID, va_list args)?其中的?va_list?也是 C 中可變長參數(shù)相關(guān)的內(nèi)容（我不了解，不敢瞎說，偷懶粘一下Oracle的文檔）“Programmers place all arguments to the method in an args argument of type va_list that immediately follows the methodID argument. The CallMethodV routine accepts the arguments, and, in turn, passes them to the Java method that the programmer wishes to invoke.”Call<type>MethodA(jobject obj, jmethodID methodID, const jvalue * args)?哎！這個(gè)我知道可以說兩句 LOL ~~這里的?jvalue?通過查代碼發(fā)現(xiàn)就是 JNI 中各個(gè)數(shù)據(jù)類型的 union，所以可以使用任何類型復(fù)制！所以參數(shù)的傳入方式是通過一個(gè) jvalue 的數(shù)組，數(shù)組內(nèi)的元素可以是任何 jni 類型。
然后問題又來了：（挖掘機(jī)技術(shù)到底哪家強(qiáng)？！o(*≧▽≦)ツ┏━┓） 如果傳進(jìn)來的參數(shù)和java聲明的參數(shù)的不一致會怎么樣�。床环戏椒ê灻┻@里文檔中沒用明確解釋，但是說道： > Exceptions raised during the execution of the Java method.
typedef union jvalue {
jboolean z;
jbyte b;
jchar c;
jshort s;
jint i;
jlong j;
jfloat f;
jdouble d;
jobject l;
} jvalue;
1. 調(diào)用實(shí)例方法（instance method）：
<type> Call<type>Method(jobject obj, jmethodID methodID, ...);?調(diào)用一個(gè)具有<type>類型返回值的方法。- <type> Call<type>MethodV(jobject obj, jmethodID methodID, va_list args);
- Call<type>MethodA(jobject obj, jmethodID methodID, const jvalue * args)
2. 調(diào)用靜態(tài)方法（static method）：
<type> CallStatic<type>Method(jobject obj, jmethodID methodID, ...);<type> CallStatic<type>MethodV(jobject obj, jmethodID methodID, va_list args);CallStatic<type>MethodA(jobject obj, jmethodID methodID, const jvalue * args)
<type> CallNonvirtual<type>Method(jobject obj, jclass clazz, jmethodID methodID, ...)<type> CallNonvirtual<type>MethodV(JNIEnv *env, jobject obj, jclass clazz, jmethodID methodID, va_list args);<type> CallNonvirtual<type>MethodA(JNIEnv *env, jobject obj, jclass clazz, jmethodID methodID, const jvalue *args);
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