框架基础JNI

转载请标明出处： 

http://blog.csdn.net/yujun411522/article/details/46342793

本文出自:【yujun411522的博客】

2.1 概述

JNI(Java Native Interface)。这是一个既熟悉又陌生的名词。熟悉是由于java之中JNI技术很常见；陌生是由于绝大多数时候我们并没有关心这个技术在java中是怎样使用的。

先看一下在J2SE中的File类中一个方法:setLastModified方法

   public boolean setLastModified(long time) {
        if (time < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("time < 0");
        }
        return setLastModifiedImpl( path, time);//调用本地方法setLastModifiedImpl方法
    }
   private static native boolean setLastModifiedImpl(String path, long time);

我们能够看出setLastModifiedImpl的声明方式非常像抽象函数，仅仅有函数名称，没有函数实现。

在J2SE中，这样的native方法非常多。这里为什么要使用这样的技术呢?

我们知道java语言不能操作訪问硬件，硬件的訪问是依靠Native语言(通常是C/C++语言)。可是不同的平台有不同的时间机制:比方说打开一个文件。在windows中使用openFile函数，在Linux中则是使用open函数。假设在编写java语言时还要考虑跨平台。那显然不符合java"一次编写，处处执行"的思想。那应该怎么办呢？

java是能够跨平台的，java跨平台的基础就是JVM在不同的详细平台上的不同实现，JVM是不跨平台的，也就是说JVM本身无法做到与平台无关，必须在不同的平台之上有不同的实现机制。那么JNI的目的就是对java层屏蔽不同平台之间的差异。java中打开一个文件。仅仅须要声明它是一个native方法，不须要关心是执行在哪个平台之上的，这个工作由虚拟机来选择。

不同平台的虚拟机有自己的实现方式。而java层不须要关心平台的差异。

这仅仅是JNI的一个功能:在java中调用native语言；还有一个功能就是native语言能够訪问java层，能够看出JNI的作用就是连接java层和native层:

也就是java和native通过JNI的方式连接起来。

以下我们来先两个android中JNI使用的样例。

2.2 android中JNI实例分析

以下介绍两个样例:一个是开发过程中很常见。用来打印日志信息的android.util.Log类；一个是android系统用来扫描多媒体文件的MediaScanner类

2.2.1Log类jni实例分析

这个类在开发过程中经经常使用它来打印日志信息:

Log.d("tag","Msg");

我们先看一个Log类在java层的实现:

public final class Log{
  public static int d(String tag, String msg) {
        return println_native( LOG_ID_MAIN, DEBUG , tag, msg);//调用本地方法println_native
    }
  public static native int println_native(int bufID, int priority, String tag, String msg);
}

java层声明了native方法:println_native，它们在JNI层中是怎样实现?

看它相应的jni代码就可以。

一个非常实际的问题是:我们去哪里找他们的JNI层实现，这里先给出答案，后面会讨论这个问题

Log类的JNI文件是frameworks\base\core\jni\android_util_Log.cpp。当中println_native方法:

android_util_Log.cpp中println_native函数的实现:

/*
* In class android.util.Log:
*  public static native int println_native(int buffer, int priority, String tag, String msg)
*/
static jint android_util_Log_println_native(JNIEnv* env, jobject clazz,
        jint bufID, jint priority, jstring tagObj, jstring msgObj)
{
   //比java层的println_native 函数多了两个參数JNIEnv* env, jobject clazz，其它的參数和java层一一相应。
    const char* tag = NULL;
    const char* msg = NULL;

    if (msgObj == NULL) {
        //异常处理，后面会涉及到
        jniThrowNullPointerException(env, "println needs a message");
        return -1;
    }

    if (bufID < 0 || bufID >= LOG_ID_MAX) {
        jniThrowNullPointerException(env, "bad bufID");
        return -1;
    }

    if (tagObj != NULL)
      // 将java 中String对象转换成本地UTF-8字符串
        tag = env->GetStringUTFChars(tagObj, NULL);
        msg = env->GetStringUTFChars(msgObj, NULL);

     //继续调用本地方法 __android_log_buf_write。
    int res = __android_log_buf_write(bufID, (android_LogPriority)priority, tag, msg);

    if (tag != NULL)
        //使用完之后要释放资源。否则导致JVM内存泄露
        env->ReleaseStringUTFChars(tagObj, tag);
    env->ReleaseStringUTFChars(msgObj, msg);

    return res;
}

这里实际是调用本地方法__android_log_buf_write函数进行打印(兴许更新__android_log_buf_write)，如今仅仅须要知道java层的println_native方法的jni层实现就是android_util_Log_println_native函数就可以。

回到刚才那个问题:java层的声明的println_native方法和native层的android_util_Log_println_native是怎样关联在一起的呢?

我们发如今frameworks\base\core\jni\android_util_Log.cpp文件里有一个register_android_util_Log方法，推測可能和两者关联有关:

int register_android_util_Log(JNIEnv* env)
{
    jclass clazz = env->FindClass("android/util/Log");

    if (clazz == NULL) {
        LOGE("Can't find android/util/Log");
        return -1;
    }
    //通过jni操作java相应。后面会介绍。
    levels.verbose = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "VERBOSE", "I"));
    levels.debug = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "DEBUG", "I"));
    levels.info = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "INFO", "I"));
    levels.warn = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "WARN", "I"));
    levels.error = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "ERROR", "I"));
    levels.assert = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "ASSERT", "I"));
    //调用了registerNativeMethod方法
    return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/util/Log", gMethods, NELEM(gMethods));
}

当中gMethods是一个数组:

/*
* JNI registration.
*/
static JNINativeMethod gMethods[] = {
    /* name, signature, funcPtr */
    { "isLoggable",      "(Ljava/lang/String;I)Z", (void*) android_util_Log_isLoggable },
    { "println_native",  "(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I", (void*) android_util_Log_println_native },
};

当中JNINativeMethod 是一个结构体类型。在jni.h文件之中

typedef struct {
    const char* name;    //java层的native函数的名称
    const char* signature;    //该native函数的签名(返回值+參数列表)。由于java中支持函数重载，所以函数名称+函数签名才干明白确定一个函数
    void*       fnPtr;    //函数指针,指向jni层该相应的函数实现
} JNINativeMethod;

println_native函数出如今gMethods数组之中

{ "println_native",  "(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I", (void*) android_util_Log_println_native }
"println_native",  //相应java层的函数名称为println_native的函数
"(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I",//该函数签名为(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I,关于函数签名后面会介绍含义
 (void*) android_util_Log_println_native//该函数在jni层实现的方法指针为 (void*) android_util_Log_println_native

了解gMethods之后。register_android_util_Log中调用了registerNativeMethods方法，该方法在frameworks\base\core\jni\AndroidRuntime.cpp

/*
* Register native methods using JNI.
*/
/*static*/ int AndroidRuntime::registerNativeMethods(JNIEnv* env,
    const char* className, const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
{
    return jniRegisterNativeMethods(env, className, gMethods, numMethods);
}

接着调用了 jniRegisterNativeMethods方法，该方法在:

dalvik\libnativehelper.JNIHelp.cpp文件里:

extern "C" int jniRegisterNativeMethods(C_JNIEnv* env, const char* className,
    const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
{
    JNIEnv* e = reinterpret_cast<JNIEnv*>(env);
    LOGV("Registering %s natives", className);
    scoped_local_ref<jclass> c(env, findClass(env, className));
    if (c.get() == NULL) {
        LOGE("Native registration unable to find class '%s', aborting", className);
        abort();
    }
    if ((*env)->RegisterNatives(e, c.get(), gMethods, numMethods) < 0) {
        LOGE("RegisterNatives failed for '%s', aborting", className);
        abort();
    }
    return 0;
}

终于调用RegisterNatives(JNIEnv *env,jclass clazz,const JNINativeMethod *method,jint nMethods)方法，该方法向clazz类注冊在method数组中本地方法方法。这样虚拟机就能够建立起java层和jni层的两个函数之间的相应关系。

如今我们已经知道register_android_util_Log方法能够完毕println_native在java层和jni层的映射，可是在那么调用了register_android_util_Log方法呢?

在AndroidRuntime.cpp中的register_jni_procs方法。该方法会调用register_android_util_Log方法。关于这部分后面会介绍

2.2.1 MediaScanner

看完Log，我们再看一个样例:MediaScanner

java层相应的是MediaScanner,里面定义了一些函数须要native层来实现

先看java层的MediaScanner:

public class MediaScanner{
static {
        System.loadLibrary("media_jni");
        native_init();
    }
...
 private static native final void native_init();
 private native void processFile(String path, String mimeType, MediaScannerClient client);
}

MediScanner在jni层相应的是frameworks\base\media\jni\android_media_MediaScanner.cpp

java层中的native_init在jni层的实现

// This function gets a field ID, which in turn causes class initialization.
// It is called from a static block in MediaScanner, which won't run until the
// first time an instance of this class is used.
//java层中native_init 在jni层的实现
static void android_media_MediaScanner_native_init(JNIEnv *env)
{
    LOGV("native_init");
     // kClassMediaScannerClient = "android/media/MediaScannerClient";
    jclass clazz = env->FindClass(kClassMediaScanner);
    if (clazz == NULL) {
        return;
    }
    //在fields.context 中保存int类型的mNativeContext成员变量的fieldId
    fields.context = env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext", "I");
    if (fields.context == NULL) {
        return;
    }
}

java层中processFile在jni层的实现

static void android_media_MediaScanner_processFile( JNIEnv *env, jobject thiz, jstring path,
        jstring mimeType, jobject client)
{
    LOGV("processFile");
    // Lock already hold by processDirectory

    MediaScanner *mp = getNativeScanner_l(env, thiz);

    if (mp == NULL) {
       //异常处理。后面会介绍异常处理
        jniThrowException(env, kRunTimeException, "No scanner available");
        return;
    }

    if (path == NULL) {
         //异常处理
        jniThrowException(env, kIllegalArgumentException, NULL);
        return;
    }

    const char *pathStr = env->GetStringUTFChars(path, NULL);
    if (pathStr == NULL) {  // Out of memory
        return;
    }

    const char *mimeTypeStr = (mimeType ? env->GetStringUTFChars(mimeType, NULL) : NULL);
    if (mimeType && mimeTypeStr == NULL) {  // Out of memory
        // ReleaseStringUTFChars can be called with an exception pending.
        env->ReleaseStringUTFChars(path, pathStr);
        return;
    }

    MyMediaScannerClient myClient(env, client);
     //调用MediaScanner的本地方法processFile
    MediaScanResult result = mp->processFile(pathStr, mimeTypeStr, myClient);

    if (result == MEDIA_SCAN_RESULT_ERROR) {
        LOGE("An error occurred while scanning file '%s'.", pathStr);
    }
    env->ReleaseStringUTFChars(path, pathStr);
    if (mimeType) {
        env->ReleaseStringUTFChars(mimeType, mimeTypeStr);
    }

在上一个样例中我们找到register_android_util_Log能够用来完毕函数println_native在jni层的映射,相同在android_media_MediaScanner.cpp也找到了类似的函数:

// 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)
{
    return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,
                kClassMediaScanner, gMethods, NELEM(gMethods));
}

当中gMethods:

static JNINativeMethod gMethods[] = {
      //..
    {
        "processFile",    //java层名称为processFile
        "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V",    //java层函数签名为(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)
        (void *)android_media_MediaScanner_processFile   //该函数在jni层中的函数指针为(void *)android_media_MediaScanner_processFile
    },
    //..
    {
        "native_init",  //java层名称为native_init
        "()V",   //java层函数签名为()V
        (void *)android_media_MediaScanner_native_init   该函数在jni层中的函数指针为(void *)android_media_MediaScanner_native_init
    },
 };

后面的操作就和Log中的流程一样，不再赘述。

2.2 JNI注冊方式

上面的两个样例中都涉及到一个问题。怎样将java层和jni层相应的函数一一关联起来，这就是jni注冊。有了这个注冊，在java层调用native方法时。就能非常方便找到jni层的实现并运行。

注冊方式有两种方式:静态注冊和动态注冊

2.2.1 JNI静态注冊

静态注冊的思想:依据函数名称来建立java函数和jni函数之间的关联关系

详细方法:

1.编写java文件，编译生成class文件

2.使用javah工具，javah -o output packagename.classname 命令生成output.h的jni头文件。

这样的方式要求函数的命名符合一定的要求,主要有以下几个部分拼接而成

1.Java_前缀

2.全路径类名称(将.替换为/)

3下划线_

4參数列表加入JNIEnv* env,jobject class

5java层函数的參数映射

6返回值

採用这样的方法，在java层调用native方法时，会在jni库中寻找按上述规则生成的jni函数。假设找到就将两个之间建立起一个关系。也就是保存在jni层这个函数指针。

下次调用时直接使用这个函数指针就可以。

这么做会非常繁琐，所以出现了第二中方式:jni动态注冊

2.2.2 JNI动态注冊

上面提到了能够保存java层函数在jni层的函数指针。那么我们直接保存这样的关系就能够了。

这就涉及到2.1中的一个结构体类型JNINativeMethod

typedef struct {
    const char* name; //java层的native函数的名称
    const char* signature; //该native函数的签名(返回值+參数列表)。由于java中支持函数重载，所以函数名称+函数签名才干明白确定一个函数
    void*       fnPtr; //函数指针,指向jni层该相应的函数实现
} JNINativeMethod;

然后的流程就是上述两个样例的流程:register_android_util_Log、register_android_media_MediaScanner函数，调用AndroidRuntime::registerNativeMethods函数，AndroidRuntime::registerNativeMethods中调用JNIHelp中jniRegisterNativeMethods方法。

而register_android_media_MediaScanner是在哪里调用的呢？

就是在android_media_MediaPlayer.cpp中的JNI_OnLoad方法中调用。

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
    JNIEnv* env = NULL;
    jint result = -1;

    if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
        LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");
        goto bail;
    }
    assert(env != NULL);

    if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");
        goto bail;
    }

    if (register_android_media_MediaRecorder(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: MediaRecorder native registration failed\n");
        goto bail;
    }

    //在这里调用register_android_media_MediaScanner 注冊函数
    if (register_android_media_MediaScanner(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed\n");
        goto bail;
    }

    if (register_android_media_MediaMetadataRetriever(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: MediaMetadataRetriever native registration failed\n");
        goto bail;
    }

    if (register_android_media_AmrInputStream(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: AmrInputStream native registration failed\n");
        goto bail;
    }

    if (register_android_media_ResampleInputStream(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: ResampleInputStream native registration failed\n");
        goto bail;
    }

    if (register_android_media_MediaProfiles(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: MediaProfiles native registration failed");
        goto bail;
    }

    if (register_android_mtp_MtpDatabase(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: MtpDatabase native registration failed");
        goto bail;
    }

    if (register_android_mtp_MtpDevice(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: MtpDevice native registration failed");
        goto bail;
    }

    if (register_android_mtp_MtpServer(env) < 0) {
        LOGE("ERROR: MtpServer native registration failed");
        goto bail;
    }

    /* success -- return valid version number */
    result = JNI_VERSION_1_4;
}

能够看出在该方法中还调用了其它的注冊函数，所以假设我们动态注冊，就须要实现该函数。

2.3 JNIEnv

上面的代码中我们都使用了JNIEnv这个指针，利用它能够实现jni函数的注冊，它的功能远不止这些。它还能够訪问java虚拟机，操作java对象。是jni中最重要的一个概念。

JNIEnv是一个和线程相关的代表JNI环境的结构体:

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQveXVqdW40MTE1MjI=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="">

它指向虚拟机内部数据结构，该结构又能够指向一个一个的jni函数。能够通过它来调用jni函数。

JNIEnv结构体在dalvik\libnativehelper\include\nativehelper.Jni.h定义

struct _JNIEnv;
typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv;
#if defined(__cplusplus)
typedef _JNIEnv JNIEnv;  //c++中使用_JNIEnv
..
#else
typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv; //c语言中使用JNINativeInterface
..
#endif

先看_JNIEnv(C++语言中使用) 

/*
* C++ object wrapper.
*
* This is usually overlaid on a C struct whose first element is a
* JNINativeInterface*.  We rely somewhat on compiler behavior.
*/
struct _JNIEnv {
    /* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */
    const struct JNINativeInterface* functions;

#if defined(__cplusplus)
..非常多方法
 jclass FindClass(const char* name)
    { return functions->FindClass(this, name); }
 jthrowable ExceptionOccurred()
    { return functions->ExceptionOccurred(this); }

    void ExceptionDescribe()
    { functions->ExceptionDescribe(this); }

    void ExceptionClear()
    { functions->ExceptionClear(this); }

 jobject NewGlobalRef(jobject obj)
    { return functions->NewGlobalRef(this, obj); }

    void DeleteGlobalRef(jobject globalRef)
    { functions->DeleteGlobalRef(this, globalRef); }

jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char* name, const char* sig)
    { return functions->GetMethodID(this, clazz, name, sig); }

    jmethodID GetStaticMethodID(jclass clazz, const char* name, const char* sig)
    { return functions->GetStaticMethodID(this, clazz, name, sig); }

 jfieldID GetFieldID(jclass clazz, const char* name, const char* sig)
    { return functions->GetFieldID(this, clazz, name, sig); }

    jobject GetObjectField(jobject obj, jfieldID fieldID)
    { return functions->GetObjectField(this, obj, fieldID); }
     //各种GetXXXField 方法

    void SetObjectField(jobject obj, jfieldID fieldID, jobject value)
    { functions->SetObjectField(this, obj, fieldID, value); }
  //各种SetXXXField 方法 

#define CALL_TYPE_METHOD(_jtype, _jname)
    _jtype Call##_jname##Method(jobject obj, jmethodID methodID, ...)
    {
        _jtype result;
        va_list args;
        va_start(args, methodID);
        result = functions->Call##_jname##MethodV(this, obj, methodID,args);
        va_end(args);
        return result;
    }

#define CALL_STATIC_TYPE_METHOD(_jtype, _jname)
    _jtype CallStatic##_jname##Method(jclass clazz, jmethodID methodID, ..)
    {
        _jtype result;
        va_list args;
        va_start(args, methodID);
        result = functions->CallStatic##_jname##MethodV(this, clazz,methodID, args);
        va_end(args);
        return result;
    }
     //..其它方法
}

同_JNIEnv，JNINativeInterface(C语言中使用) 

struct JNINativeInterface {

    jclass      (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);
    jint        (*Throw)(JNIEnv*, jthrowable);
    jint        (*ThrowNew)(JNIEnv *, jclass, const char *);
    jthrowable  (*ExceptionOccurred)(JNIEnv*);
    void        (*ExceptionDescribe)(JNIEnv*);
    void        (*ExceptionClear)(JNIEnv*);
    jobject     (*NewGlobalRef)(JNIEnv*, jobject);
    void        (*DeleteGlobalRef)(JNIEnv*, jobject);
    jobject     (*CallObjectMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
    jfieldID    (*GetFieldID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);
    jobject     (*GetObjectField)(JNIEnv*, jobject, jfieldID);
    //..其它方法
}

上面解释了:JNIEnv是一个和线程相关的概念，不能将一个线程的JNIEnv从一个线程传递到还有一个线程中。

同一个线程对本地方法的多次调用，使用都是同一个JNIEnv。

在JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)中第一个參数类型为JavaVM。它是虚拟机在jni层的代表。JavaVM和JNIEnv的关系是:

在调用AttachCurrentThread时。就返回该线程的JNIEnv

jint AttachCurrentThread(JNIEnv** p_env, void* thr_args)
{ return functions->AttachCurrentThread(this, p_env, thr_args); }

在调用DetachCurrentThread时，就释放该线程的JNIEnv 资源

jint DetachCurrentThread()
{ return functions->DetachCurrentThread(this); }

2.4 java中调用jni的实现方法

主要有数据类型转换,jni函数签名

2.4.1 数据类型转换

分为两个部分:基本数据类型和引用数据类型。

先看基本数据类型转换

1.基本数据类型转换

/*
* Primitive types that match up with Java equivalents.
*/
#ifdef HAVE_INTTYPES_H
# include <inttypes.h>      /* C99 */
typedef uint8_t         jboolean;       /* unsigned 8 bits */
typedef int8_t          jbyte;          /* signed 8 bits */
typedef uint16_t        jchar;          /* unsigned 16 bits */
typedef int16_t         jshort;         /* signed 16 bits */
typedef int32_t         jint;           /* signed 32 bits */
typedef int64_t         jlong;          /* signed 64 bits */
typedef float           jfloat;         /* 32-bit IEEE 754 */
typedef double          jdouble;        /* 64-bit IEEE 754 */
#else
typedef unsigned char   jboolean;       /* unsigned 8 bits */
typedef signed char     jbyte;          /* signed 8 bits */
typedef unsigned short  jchar;          /* unsigned 16 bits */
typedef short           jshort;         /* signed 16 bits */
typedef int             jint;           /* signed 32 bits */
typedef long long       jlong;          /* signed 64 bits */
typedef float           jfloat;         /* 32-bit IEEE 754 */
typedef double          jdouble;        /* 64-bit IEEE 754 */
#endif

相应关系就是前面加一个字母j

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQveXVqdW40MTE1MjI=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="">

注意字长变化，java中char是8位，而jchar则是16位。

2.引用类型变化

jni中引用类型有jobject、jclass、jarray、jstring、jthrowable以及九种数组类型。继承结构:

和java引用相应的关系是:

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQveXVqdW40MTE1MjI=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="">

比方函数static jint android_util_Log_println_native(JNIEnv*
env, jobject clazz, jint bufID, jint priority, jstring tagObj, jstring msgObj)

java中int相应jni中的jint,java中的String相应jni中的jstring

函数android_media_MediaScanner_processFile( JNIEnv
*env, jobject thiz, jstring path,jstring mimeType, jobject client)

java中String相应jni中的jstring,java中的android.media.MediaScannerClient相应jobject

2.4.2jni函数方法签名

通过类型之间的相应关系，jni能够和java类型一一相应。那么jni怎样定位java的方法?

就是通过方法签名。

方法签名就是用一个字符串表示一个方法的參数类型和返回值，规则例如以下:

(參数1类型签名參数2类型签名...參数n类型签名)返回值类型签名

注意:參数类型签名中间没有空格

參数类型签名有以下相应关系

分为4类

1 原生数据类型boolean,byte,char,short,int ,long,float,double 这些分别用一个字母表示

2类，L+"全限定类名称"+";"  ,这里要将"."替换成"/"，比方String，相应签名类型  "Ljava/lang/String;"

3 数组，[+"元素的类型签名"，比方 int[] 相应參数签名为"[I", String[]相应參数签名为"[Ljava/lang/String;"

4 返回值假设是void。则用V表示

看一个样例:

 { "println_native",  "(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I", (void*) android_util_Log_println_native }

函数签名为(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I

返回參数签名为I，相应java的int

參数列表签名为(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)相应參数列表为(int,int,String,String)

所以在Log类中的println_native函数的声明:

int println_native(int,int,String,String)

再看一个样例

 {
        "processFile","(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V"
        (void *)android_media_MediaScanner_processFile
  }

函数签名为(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V

返回參数签名为V。相应java的void

參数列表签名为(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;),相应參数列表为(String,String,android/media/MediaScannerClient)

能够找到MediaScanner类中的processFile函数的声明

void MediaScanner (String,String,android.media.MediaScannerClient)

2.5 jni层操作java对象

java对象中有哪些:成员变量和成员函数，那么jni中操作java对象也是操作变量和函数。实际在JNIEnv定义中中我们已经看见非常多函数能够进行这两个操作了。

要操作对象。就要找到该对象的类信息，jni中主要使用以下两个方法:

jclass Findclass(const char* name)//查找全路径名称为name的类信息
jclass GetObjectClass(jobject ojb)//返回该对象所在类的信息

比方: 

 jclass clazz = env->FindClass("android/util/Log");

在jni中。使用jfieldID和jmethodID来表示java中的成员变量和成员函数。能够通过以下的方式获得到:

jfieldID GetFieldID(jclass clazz,const char* name,const char*sig);

clazz:该类信息

name:变量名称

sig:变量參数签名

如:android_media_MediaScanner_native_init中的

fields.context =env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext", "I");

就是訪问clazz对象中类型为int的mNativeContext变量。将其赋值给fields.context变量保存。

获得jmethodID的方法：

jmethodID GetMethodID(jclass clazz,const char* name,const char*sig);

clazz:该类信息

name:函数名称

sig:函数签名

如:

MyMediaScannerClient(JNIEnv *env, jobject client){
..
 jclass mediaScannerClientInterface =
                env->FindClass(kClassMediaScannerClient);

//相应MediaScannerClie中void scanFile(String,long,long,boolean,boolean)方法
mScanFileMethodID = env->GetMethodID(
                                    mediaScannerClientInterface,
                                    "scanFile",
                                    "(Ljava/lang/String;JJZZ)V");

//相应MediaScannerClie中void  handleStringTag (String,String)方法
mHandleStringTagMethodID = env->GetMethodID(
                                    mediaScannerClientInterface,
                                    "handleStringTag",
                                    "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V");

//相应MediaScannerClie中    void setMimeType(String)方法
            mSetMimeTypeMethodID = env->GetMethodID(
                                    mediaScannerClientInterface,
                                    "setMimeType",
                                    "(Ljava/lang/String;)V");
...
}

有了jfieldID和jmethodID之后就能够直接訪问变量和函数了。

使用jfieldID

static MediaScanner *getNativeScanner_l(JNIEnv* env, jobject thiz)
{
   //fields.context =env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext", "I");
    return (MediaScanner *) env->GetIntField(thiz, fields.context);
}

能够利用这种方法，訪问在thiz类中mNativeContext的值。

类似的方法还有非常多:

GetTypeField(jobject,jfieldID)//返回jobject类中变量为jfieldID的变量

与得到变量相应的就是设置变量的值

//fields.context =env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext", "I");
 env->SetIntField(thiz, fields.context, 0);//将mNativeContext设置为0

类似的:

SetTypeField(jobject obj,jfieldID fieldID,nativeType value)//fieldID的值设置为value

使用jmethodID 

scanFile(const char* path, long long lastModified,long long fileSize, bool isDirectory, bool noMedia)中的

 mEnv->CallVoidMethod(mClient, mScanFileMethodID, pathStr, lastModified,
                fileSize, isDirectory, noMedia);

类似这样的还有:

CallTypeMethod(jobject obj,jmethodID methodID,參数1，參数2...)来调用jmethodID函数，并将參数传递进去。

这是对于对象的成员变量和成员函数，假设是类级别的，加上statickeyword就可以

GetStaticFieldID(jclass clazz,const char* name,const char*sig);
GetStaticTypeField(jobject obj,jfieldID fieldID)
SetStaticTypeField(jobject obj,jfieldID fieldID,nativeType value)

GetStaticMethodID(jclass clazz,const char* name,const char*sig);
CallStaticTypeMethod(jobject obj,jmethodID methodID,參数1，參数2...)

相应关系:

2.6 垃圾回收

java层的垃圾回收由垃圾回收器来进行。可是jni层呢?

在java层。每个对象维护一个该对象的引用计数。假设对象被赋值为一个引用类型，则引用计数加一。可是在jni层中不是会导致该计数加一:

static jobject save_class = NULL//定义了一个全局的jobject
static void android_media_MediaScanner_processFile( JNIEnv *env, jobject thiz, jstring path,
        jstring mimeType, jobject client)
{
    ....
     //保存thiz对象，也就是MediaScanner对象
    save_class  =thiz ;
    ...
return ;
}
 //调用call方法
 void call()
{
   //使用save_class  能够吗？
   //不能够，由于有可能MediaScanner对象已经被回收了。
}

引用计数并没有添加，MediaScanner有可能被回收。为了解决问题，jni提出了三类引用:local reference,global reference,weak global reference

1 local reference:本地引用，能够添加引用计数。作用范围为本线程。一旦jni函数返回，这些引用就会被回收

2 global reference:全局应用，能够添加引用计数，作用范围多线程。须要显示释放。假设不释放。永远不会被回收。

3 weak global reference:弱全局引用,不添加引用计数，作用范围为多线程。

须要显示释放。可是及时没有释放，也可能被虚拟机回收。

经常使用的是local reference和global reference:

先看local reference

boolean test(const char* name)
{

for(int i=0;i<10000;i++)
{
jstring nameStr = env->NewStringUTF(name);
//假设这里我们不马上释放nameStr。那么会在函数结束之后才释放。看起来没有太大差别，若像这样创建10000个jstring
就占用了许多的内存了。所以要这里在不须要使用的时候还是及时释放
//env->DeleteLocalRef(nameStr);
}
}

再看global reference:

public:
    MyMediaScannerClient(JNIEnv *env, jobject client)
        :   mEnv(env),
            mClient(env->NewGlobalRef(client)),//创建一个全局引用mClient
            mScanFileMethodID(0),
            mHandleStringTagMethodID(0),
            mSetMimeTypeMethodID(0)
    {
        LOGV("MyMediaScannerClient constructor");
        jclass mediaScannerClientInterface =
                env->FindClass(kClassMediaScannerClient);

        if (mediaScannerClientInterface == NULL) {
            LOGE("Class %s not found", kClassMediaScannerClient);
        } else {
            mScanFileMethodID = env->GetMethodID(
                                    mediaScannerClientInterface,
                                    "scanFile",
                                    "(Ljava/lang/String;JJZZ)V");

            mHandleStringTagMethodID = env->GetMethodID(
                                    mediaScannerClientInterface,
                                    "handleStringTag",
                                    "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V");

            mSetMimeTypeMethodID = env->GetMethodID(
                                    mediaScannerClientInterface,
                                    "setMimeType",
                                    "(Ljava/lang/String;)V");
        }
    }

    virtual ~MyMediaScannerClient()
    {
        LOGV("MyMediaScannerClient destructor");
        //在析构函数中主动释放mClient
        mEnv->DeleteGlobalRef(mClient);
    }

2.7 异常

2.7.1检測异常

使用jni中的ExceptionOccurred()函数来推断

2.7.2处理异常

两种方式

1.马上返回，该异常在java层抛出，所以要在java层处理异常，否则程序异常退出

2.使用ExceptionClear来清除异常

static void
android_media_MediaScanner_processFile(
        JNIEnv *env, jobject thiz, jstring path,
        jstring mimeType, jobject client)
{
    ...
    // Lock already hold by processDirectory
    MediaScanner *mp = getNativeScanner_l(env, thiz);
    if (mp == NULL) {
        jniThrowException(env, kRunTimeException, "No scanner available");
        return;
    }
  ..
}

调用了jniThrowException。刚函数在:dalvik\libnativehelper\JNIHelper.cpp

extern "C" int jniThrowException(C_JNIEnv* env, const char* className, const char* msg) {
    JNIEnv* e = reinterpret_cast<JNIEnv*>(env);

    if ((*env)->ExceptionCheck(e)) {
        /* TODO: consider creating the new exception with this as "cause" */
        scoped_local_ref<jthrowable> exception(env, (*env)->ExceptionOccurred(e));
        (*env)->ExceptionClear(e);

        if (exception.get() != NULL) {
            char* text = getExceptionSummary(env, exception.get());
            LOGW("Discarding pending exception (%s) to throw %s", text, className);
            free(text);
        }
    }

    scoped_local_ref<jclass> exceptionClass(env, findClass(env, className));
    if (exceptionClass.get() == NULL) {
        LOGE("Unable to find exception class %s", className);
        /* ClassNotFoundException now pending */
        return -1;
    }

    if ((*env)->ThrowNew(e, exceptionClass.get(), msg) != JNI_OK) {
        LOGE("Failed throwing '%s' '%s'", className, msg);
        /* an exception, most likely OOM, will now be pending */
        return -1;
    }

    return 0;
}