Linux下 JNI的使用

学习 Android 其中涉及对 JNI 的使用；JNI的使用对于 Android 来说又是十分的重要和关键。那么到底 Java 到底是如何调用 C/C++ 的，

下面是非常简单的计算器源码，只是用来熟悉JNI的基本语法，其中我自己碰到过的一个问题

就是LoadLibrary()调用之后，程序直接崩溃，最开始以为是模拟器是x86的模式，而编译的so文件是arm的模式，但是将模拟器改成arm之后还是崩溃，最后无奈在自己手机上测试也是如此，一打开就直接崩溃，在网上能找到的各种方法都试了，最后发现是so命名的问题

我们经常会写如下的代码输出日志：

Log.d(TAG,”Debug Log”);

我们就以Log系统为例来学习JNI。

我们先看一下Log类的内容，在android源码的\frameworks\base\core\java\android\Log.java文件中

/*** Send a {@link #DEBUG} log message.* @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies*        the class or activity where the log call occurs.* @param msg The message you would like logged.*/publicstaticintd(String tag, String msg) {returnprintln_native(LOG_ID_MAIN, DEBUG, tag, msg);
}
​
​/** @hide */publicstaticfinalint LOG_ID_MAIN = 0;/** @hide */publicstaticfinalint LOG_ID_RADIO = 1;/** @hide */publicstaticfinalint LOG_ID_EVENTS = 2;/** @hide */publicstaticfinalint LOG_ID_SYSTEM = 3;
​/** @hide */publicstatic native intprintln_native(int bufID,int priority, String tag, String msg);
复制代码

可以看到所有的Log的方法都调用了native 的println_native方法，在android源码中的\frameworks\base\core\jni\android_until_Log.cpp文件中实现：

/** In class android.util.Log:*  public static native int println_native(int buffer, int priority, String tag, String msg)*//*
*JNI方法增加了JNIEnv和jobject两参数，其余的参数和返回值只是将Java层参数映**射成JNI的数据类型，然后通过调用本地库和JNIEnv提供的JNI函数处理数据，最后返给java层
*/
static jint android_util_Log_println_native(JNIEnv* env, jobject clazz,jint bufID, jint priority, jstring tagObj, jstring msgObj)
{const char* tag = NULL;const char* msg = NULL;
​if (msgObj == NULL) {   //异常处理jclass npeClazz;
​npeClazz = env->FindClass("java/lang/NullPointerException");assert(npeClazz != NULL);//抛出异常env->ThrowNew(npeClazz, "println needs a message");return -1;}
​if (bufID < 0 || bufID >= LOG_ID_MAX) {jclass npeClazz;
​npeClazz = env->FindClass("java/lang/NullPointerException");assert(npeClazz != NULL);
​env->ThrowNew(npeClazz, "bad bufID");return -1;}
​if (tagObj != NULL)tag = env->GetStringUTFChars(tagObj, NULL);msg = env->GetStringUTFChars(msgObj, NULL);//向内核写入日志int res = __android_log_buf_write(bufID, (android_LogPriority)priority, tag, msg);
​if (tag != NULL)env->ReleaseStringUTFChars(tagObj, tag);env->ReleaseStringUTFChars(msgObj, msg);
​return res;
}
复制代码

至此，JNI层已经实现了在java层声明的Native层方法，但是这两个又是如何联系到一起的呢？我们再看android_util_Log.cpp的源码

/** 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 },
};
复制代码

在\dalvik\libnativehelper\include\nativehelper\Jni.h文件中有JNINativeMethod 的定义：

typedefstruct {constchar* name;        //java层声明的native函数的函数名constchar* signature;   //Java函数的签名void*       fnPtr;       //函数指针，指向JNI层的实现方法
} JNINativeMethod;
复制代码

我们可以看到printIn_native的对应关系:

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

Java层声明的函数名是print_native

Java层声明的native函数的签名为(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I

JNI方法实现方法的指针为(void*)android_util_Log_println_native

我们知道了java层和JNI层的映射关系，但是如何把这种关系告诉Dalvik虚拟机呢？，我们继续看android_util_Log.cpp的源码

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;}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"));return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/util/Log", gMethods, NELEM(gMethods));
}
​
}; // namespace android复制代码

这个函数的最后调用了AndroidRuntime::registerNativeMethods函数

可以在\frameworks\base\core\jni\AndroidRuntime.cpp 中找到registerNativeMethods的实现

/** Register native methods using JNI.*//*static*/intAndroidRuntime::registerNativeMethods(JNIEnv* env,constchar* className, const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods){returnjniRegisterNativeMethods(env, className, gMethods, numMethods);
}
复制代码

他的内部实现只是调用了jniRegisterNativeMethods ()。

在\dalvik\libnativehelper\JNIHelp.c中jniRegisterNativeMethods函数的实现

/** Register native JNI-callable methods.** "className" looks like "java/lang/String".*/
int jniRegisterNativeMethods(JNIEnv* env, const char* className,const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
{jclass clazz;
​LOGV("Registering %s natives\n", className);clazz = (*env)->FindClass(env, className);if (clazz == NULL) {LOGE("Native registration unable to find class '%s'\n", className);return -1;}
​int result = 0;if ((*env)->RegisterNatives(env, clazz, gMethods, numMethods) < 0) {LOGE("RegisterNatives failed for '%s'\n", className);result = -1;}
​(*env)->DeleteLocalRef(env, clazz);return result;
}
复制代码

这里是调用了JNIEnv的RegisterNatives函数，可以阅读函数的注释，注册一个类的Native方法。已经告诉了虚拟机java层和native层的映射关系。

/** Register one or more native functions in one class.** This can be called multiple times on the same method, allowing the* caller to redefine the method implementation at will.*/
static jint RegisterNatives(JNIEnv* env, jclass jclazz,const JNINativeMethod* methods, jint nMethods)
{JNI_ENTER();
​ClassObject* clazz = (ClassObject*) dvmDecodeIndirectRef(env, jclazz);jint retval = JNI_OK;int i;
​if (gDvm.verboseJni) {LOGI("[Registering JNI native methods for class %s]\n",clazz->descriptor);}
​for (i = 0; i < nMethods; i++) {if (!dvmRegisterJNIMethod(clazz, methods[i].name,methods[i].signature, methods[i].fnPtr)){retval = JNI_ERR;}}
​JNI_EXIT();return retval;
}
复制代码

其作用是向clazz参数指定的类注册本地方法，这样，虚拟机就能得到Java层和JNI层之间的对应关系，就可以实现java和native层代码的交互了。我们注意到在Log系统的实例中，JNI层实现方法和注册方法中都使用了JNIEnv这个指针，通过它调用JNI函数，访问Dalvik虚拟机，进而操作Java对象

我们可以在\Dalvik\libnativehelper\include\nativehelper\jni.h中找到JNIEnv的定义：

struct_JNIEnv;
struct_JavaVM;
typedefconststructJNINativeInterface* C_JNIEnv;
#if defined(__cplusplus)   //定义了C++typedef _JNIEnv JNIEnv;   //C++中的JNIEnv的类型typedef _JavaVM JavaVM;
#elsetypedefconststructJNINativeInterface* JNIEnv;
typedefconststructJNIInvokeInterface* JavaVM;
#endif复制代码

这里只是用关键字typedef关键字做了类型定义，那么_JNIEnv和JNINativeInterface的定义

/** 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)
​jint GetVersion(){ return functions->GetVersion(this); }
​jclassDefineClass(const char *name, jobject loader, const jbyte* buf,jsize bufLen){ return functions->DefineClass(this, name, loader, buf, bufLen); }
​jclassFindClass(const char* name){ return functions->FindClass(this, name); }
​jmethodID FromReflectedMethod(jobject method){ return functions->FromReflectedMethod(this, method); }
​………..
复制代码

_JNIEnv只是对const struct JNINativeInterface类型的封装，并间接调用const struct JNINativeInterface上定义的方法

/** Table of interface function pointers.*/
struct JNINativeInterface {
……jclass      (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);jboolean    (*IsSameObject)(JNIEnv*, jobject, jobject);
……
};
复制代码

这里才真正涉及JNI函数的调用，也只是一个接口

但是我们可以得出如下结论：

C++中： JNIEnv就是struct _JNIEnv。JNIEnv *env 等价于 struct _JNIEnv env ，在调用JNI函数的时候，只需要env->FindClass(JNIEnv,const char )，就会间接调用JNINativeInterface结构体里面定义的函数指针，而无需首先对env解引用。

C中： JNIEnv就是const struct JNINativeInterface *。JNIEnv env 等价于const struct JNINativeInterface ** env，因此要得到JNINativeInterface结构体里面的函数指针就必须先对env解引用得到( env)，得到const struct JNINativeInterface *，才是真正指向JNINativeInterface结构体的指针，然后再通过它调用具体的JNI函数，因此需要这样调用：

(env)->FindClass(JNIEnv,const char*)。

尾述

最后这里放上一张大佬推荐的 音视频开发 的脑图，并根据脑图整理了一份系统学习的资料笔记和配套视频；音视频开发技术相关的知识点在笔记中都有详细的解读，并且把每个技术点整理成了 PDF 文档（知识脉络 + 诸多细节）有需要的小伙伴点击文末的卡片或者【点击这里】