JNI基础简介

在前面的几篇文章中&＃xff0c;笔者介绍了C&＃43;&＃43;中的指针、引用、智能指针、多线程、类型转换、异常处理等相关知识点&＃xff0c;如果想要熟练掌握&＃xff0c;并能在实际项目中运用&＃xff0c;光是看肯定是毫无用处&＃xff0c;纸上谈兵永远比不上脚踏实地的实在。。。

以下是前几篇文章的回顾&＃xff1a;
C&＃43;&＃43;之RVO返回值优化
C&＃43;&＃43;之const关键字
C&＃43;&＃43;之指针扫盲
C&＃43;&＃43;之智能指针
C&＃43;&＃43;之指针与引用
C&＃43;&＃43;之右值引用
C&＃43;&＃43;之类型转换
C&＃43;&＃43;之多线程一
C&＃43;&＃43;之多线程二
C&＃43;&＃43;之异常处理

从今天开始文章的内容将是一系列JNI入门的相关文章。

JNI是Java Native Interface的缩写&＃xff0c;俗称Java本地接口&＃xff0c;是Java语言提供的用于Java和C/C&＃43;&＃43;相互沟通的机制&＃xff0c;Java可以通过JNI调用本地的C/C&＃43;&＃43;代码&＃xff0c;本地的C/C&＃43;&＃43;的代码也可以通过JNI调用Java代码。

那什么场景下可能会用到JNI呢&＃xff1f;
1、需要提升性能时&＃xff0c;比如说做一些底层的开发&＃xff0c;例如音视频处理之类的&＃xff0c;通常都会用到JNI。
2、增加破解难度&＃xff0c;例如需要提升代码的保护级别&＃xff0c;需要将一些敏感信息放到底层隐藏起来。
3、需要使用到一些较为成熟的底层C/C&＃43;&＃43;库时。

要在安卓上使用JNI就需要用到NDK&＃xff0c;而NDK一系列工具的集合&＃xff0c;它提供了一系列的工具帮助开发者快使得C/C&＃43;&＃43;代码能够交叉编译生成可在安卓系统上运行的动态库库或者静态库。例如我们想要将基于C的音视频处理库FFmpeg移植到安卓平台上使用的话就需要用到NDK进行交叉编译。

1、静态库

静态库是指在链接阶段&＃xff0c;编译器将汇编生成的.o目标文件与库文件一起链接打包到可执行文件中&＃xff0c;或者说一起链接生成最后的可执行文件。因此对应的链接方式称为静态链接。

因为静态库是在编译期间连接库文件的&＃xff0c;所以静态库存在着可执行文件体积较大&＃xff0c;更新维护不方便等问题。

2、动态库

动态库又叫共享库&＃xff0c;或动态链接库。动态库在程序编译时并不会被链接到目标代码中&＃xff0c;而是在程序运行时才被载入&＃xff0c;不同的应用程序如果要调用同一个库&＃xff0c;在内存中只需要有一份该共享库即可&＃xff0c;这样就规避了空间浪费的问题。而且动态库是在程序运行时才被载入&＃xff0c;所以相对静态库来说动态库还具有更新、部署方便等优点。
正因为动态库的这些优点&＃xff0c;所以目前的大多数的SDK普遍才有动态库的方式。

我们使用Android Studio新建一个Native C&＃43;&＃43;工程&＃xff0c;系统将自动为我们创建一个最简单的JNI函数&＃xff0c;当然不同的包名&＃xff0c;生成的JNI函数名不一样&＃xff0c;例如&＃xff1a;

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_fly_jnitest_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnv* env,jobject obj) {std::string hello &＃61; "Hello from C&＃43;&＃43;";return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}


1、extern “C”
在JNI函数中首先出现的是extern “C”&＃xff0c;它是什么意思呢&＃xff1f;这个其实写过C/C&＃43;&＃43;代码的人估计都知道&＃xff0c;就是为了在C&＃43;&＃43;兼容C代码的&＃xff0c;避免编绎器按照C&＃43;&＃43;的方式去编绎C函数。
这是因为在C&＃43;&＃43;中是支持函数重载的&＃xff0c;所以在C&＃43;&＃43;中函数的识别方式是通过&＃xff1a;函数名&＃xff0c;函数的返回类型&＃xff0c;函数参数列表三者组合来完成的&＃xff1b;而在C中是不支持函数重载的&＃xff0c;因此编译C语言代码的函数时不会带上函数的参数类型&＃xff0c;一般只包括函数名。因此需要通过extern "C"来使C&＃43;&＃43;能够调用C写作的库文件。

2、jstring
这个没什么好说的&＃xff0c;这个就是函数的返回值。

3、JNIEXPORT
JNIEXPORT是一个宏&＃xff0c;它们在不同的平台有着不同的定义&＃xff0c;它的主要作用是保证在本库中声明的方法&＃xff0c;能够在其他项目中可以被调用。
例如attribute___((visibility ("default"))) 表示外部可见&＃xff0c;类似于public修饰符 (即&＃xff1a;可以被外部调用)&＃xff0c;而attribute___((visibility ("hidden")))表示隐藏&＃xff0c;类似于private修饰符 (即&＃xff1a;只能被内部调用)。

4、JNICALL
JNICALL也是一个宏&＃xff0c;同样在不同的平台也有着不同的定义&＃xff0c;用来表示函数的调用规范&＃xff08;如&＃xff1a;__stdcall&＃xff09;&＃xff0c;目前在linux平台还是是空定义。

4、函数名
在上面的例子中函数名是Java_com_fly_jnitest_MainActivity_stringFromJNI&＃xff0c;这是一个静态注册的函数名&＃xff0c;它是与对于的Java方法有着对应关系的&＃xff0c;他们的对应关系是:

Java_<包名>_<类名>_<方法名>


5、JNIEnv
JNIEnv* 是指向JVM函数表的指针&＃xff0c;JNIEnv代表了Java环境&＃xff0c;通过JNIEnv*就可以对Java端的代码进行操作&＃xff0c;例如创建Java对象、访问Java对象方法、获取Java对象的属性等。
总之它是Java方法与C/C&＃43;&＃43;方法沟通的桥梁。

需要注意的是&＃xff1a;一个JNIEnv指针仅在其相关联的线程中有效。不能将这个指针从一个线程中传递给另一个线程&＃xff0c;或者在多线程中缓存和使用它。Java虚拟机在同一个线程传递给本地方法相同的JNIEnv指针&＃xff0c;但是从不同线程中调用本地方法时传递的是不同的JNIEnv指针。

6、jobject
jobject 代表了定义native函数的Java类的对象实例&＃xff0c;如果对于的方法是一个静态方法&＃xff0c;则是jclass。

在JNI中每种Java的基本数据类型都与C/C&＃43;&＃43;的基本数据类型形成映射关系。

下图展示的是Java中的基本数据类型与JNI中的基本数据类型的映射关系&＃xff1a;

JNI以一种不透明的引用方式向原生代码传递对象&＃xff0c;不透明的引用指的是指向Java虚拟机中内部数据对象的C语言指针。原生代码必须通过JNIEnv中定义的函数处理这些内部数据对象。例如对应java.lang.String的JNI对象是jstring.jstring引用的真实的值是与原生代码无关的。原生代码通过GetStringUTFChars来访问一个Java字符串的内容。

所有的JNI引用都是jobject类型。为了提高类型安全性以及保证使用的便利性&＃xff0c;JNI定义了一系列引用类型&＃xff0c;这些引用类型在概念上都是Jobject的子类型。这些子类型与Java语言中最常用的类型相关联。例如&＃xff0c;jstring对应String, jobjectArray对应一个对象数组&＃xff0c;下图是JNI引用类型以及与其所有子类型之间继承关系的列表&＃xff1a;

本篇作为一个开篇题&＃xff0c;主要简单介绍了JNI中的一些基本的基础知识&＃xff0c;关于JNI的更多用法我们将在后面的章节进行介绍。

关注我&＃xff0c;一起进步&＃xff0c;人生不止coding&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;