JNI(深入理解Android卷I）的讀書筆記
一：概述
JNI：Java Native Interface。
作用：連線Java世界和Native世界。Java程式中函式可以呼叫Native語言寫的函式；Native程式中的函式可以呼叫Java層的函式。
二：例項：MediaScanner
2.1 關係：
Java層（MediaScanner)<---------->JNI層（libmedia_jni.so)<--------->Native層（libmedia.so)
JNI庫名規則：lib模組名_jni.so 如上：media_jni就是庫名
JNI 層必須實現為動態庫的形式。
MediaScanner類中有一些函式需要由Native層來實現。
2.2 Java層MediaScanner分析
開啟MediaScanner.java原始碼，\frameworks\base\media\java\android\media
<pre name="code" class="java">package android.media;…… public class MediaScanner { static { System.loadLibrary("media_jni"); //載入media_jin庫，載入時會拓展成libmedia_jni.so(linux平臺）或libmedia_jni.dll(windows平臺） native_init(); } ……//一些非native方法的定義 public void scanDirectories(String[] directories, String volumeName) {//非native函式 ……
}上面程式碼中的native_init、processDirectory等這些函式由JNI層實現。……//一些native方法的宣告 private native void processDirectory(String path, MediaScannerClient client); private native void processFile(String path, String mimeType, MediaScannerClient client); public native void setLocale(String locale); public native void setMediaflag(int mediaflag); public native byte[] extractAlbumArt(FileDescriptor fd); private static native final void native_init(); private native final void native_setup(); private native final void native_finalize(); …… }
其中native_init() 的全路徑是：android.media.MediaScanner.native_init;
processDirectory 函式的全路徑是：android.media.MediaScanner.processDirectory
將“.”換成“_"就是JNI對應函式的名字。
2.3 JNI層MediaScanner分析
開啟原始碼android_media_MediaScanner.cpp，frameworks\base\media\jni
#include "jni.h"
#include "JNIHelp.h"// 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.
static void
android_media_MediaScanner_native_init(JNIEnv *env)
{
ALOGV("native_init");
jclass clazz = env->FindClass(kClassMediaScanner);
if (clazz == NULL) {
return;
}
fields.context = env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext", "I");
if (fields.context == NULL) {
return;
}
}static void
android_media_MediaScanner_processDirectory(
JNIEnv* env, jobject thiz, jstring path, jobject client){……}註冊有兩種方法：
1：靜態註冊：根據檔名確立Java函式和JNI函式的關聯關係。再通過函式指標操作。有弊端：效率低，JNI函式名長……
2：動態註冊：利用結構體JNINativeMethod儲存某個Java native函式和對應的JNI 函式的關聯關係。
多對關聯關係通過JNINativeMethod型別陣列來儲存。
下面詳細介紹動態註冊：
註冊過程的實現：
1：JNINativeMethod結構體
開啟jni.h ，libnativehelper\include\nativehelper
typedef struct {
const char* name; //Java中函式的名字
const char* signature; //簽名信息即用字串描述的函式的引數和返回值
void* fnPtr; //指向C函式的函式指標
} JNINativeMethod; 開啟原始碼android_media_MediaScanner.cpp，frameworks\base\media\jni
static JNINativeMethod gMethods[] = {
{
"processDirectory",
"(Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V",
(void *)android_media_MediaScanner_processDirectory
},
{
"processFile",
"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V",
(void *)android_media_MediaScanner_processFile
},
{
"setLocale",
"(Ljava/lang/String;)V",
(void *)android_media_MediaScanner_setLocale
},
{
"setMediaflag",
"(I)V",
(void *)android_media_MediaScanner_setMediaflag
},
{
"extractAlbumArt",
"(Ljava/io/FileDescriptor;)[B",
(void *)android_media_MediaScanner_extractAlbumArt
},
{
"native_init",
"()V",
(void *)android_media_MediaScanner_native_init
},
{
"native_setup",
"()V",
(void *)android_media_MediaScanner_native_setup
},
{
"native_finalize",
"()V",
(void *)android_media_MediaScanner_native_finalize
},
};觀察陣列成員中的簽名信息，如
"(Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V",簽名信息：由引數型別和返回值共同組成。（因為java支援函式過載，所以必須藉助返回值型別和引數型別來定位函式）
對應於Java端的資料型別，我們也可以看一下下面的表：
| Java 型別 | 型別簽名 |
| boolean | Z |
| byte | B |
| char | C |
| short | S |
| int | I |
| long | L |
| float | F |
| double | D |
| 類 | L全限定名;，比如String, 其簽名為Ljava/lang/util/String; |
| 陣列 | [型別簽名， 比如 [B |
3：註冊上述陣列
開啟原始碼android_media_MediaScanner.cpp，frameworks\base\media\jni
// 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));//傳入被註冊陣列
}開啟AndroidRunTime.cpp ，路徑frameworks\base\core\jni
/*
* 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);
}jniRegisterNativeMethods開啟JNIHelp.cpp ，路徑：\libnativehelper
extern "C" int jniRegisterNativeMethods(C_JNIEnv* env,const char* className,
const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
{
JNIEnv*e = reinterpret_cast<JNIEnv*>(env);
ALOGV("Registering %s's %d native methods...", className, numMethods);
scoped_local_ref<jclass> c(env, findClass(env, className));
if (c.get() == NULL) {
char* msg;
asprintf(&msg, "Native registration unable to find class '%s'; aborting...", className);
e->FatalError(msg);
}
if ((*env)->RegisterNatives(e, c.get(), gMethods, numMethods) < 0) {
char* msg;
asprintf(&msg, "RegisterNatives failed for '%s'; aborting...", className);
e->FatalError(msg);
}
return 0;
}總結：
JNINativeMathod中使用的是函式名而不是全名，所以需要指明是哪個類。最終是呼叫JNIEvn的RegisterNatives函式完成註冊。
註冊的時機：
當Java層呼叫System.loadLibrrary載入完JNI動態庫後，會查詢該庫中的JNI_OnLoad函式，如果有則呼叫，完成註冊。
下面看JNI_OnLoad函式的實現：
開啟原始碼android_media_MediaPlayer.cpp，frameworks\base\media\jni
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)//JavaVM是虛擬機器在JNI層的代表
{
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;
if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
ALOGE("ERROR: GetEnv failed\n");
goto bail;
}
assert(env != NULL);
……
if (register_android_media_MediaScanner(env)< 0) { //動態註冊MediaScanner的JNI函式
ALOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed\n");
goto bail;
}
if (register_android_media_MediaMetadataRetriever(env) < 0) {
ALOGE("ERROR: MediaMetadataRetriever native registration failed\n");
goto bail;
}
……
/* success -- return valid version number */
result = JNI_VERSION_1_4;
bail:
return result;
}java的資料型別與native語言的資料型別是有一個轉換規則的。
在JNI中，提供了以下各種資料型別，可以分為原生型別和引用型別： 對於原生型別有：jchar, jbyte, jshort, jint, jlong, jfloat, jdouble,
jboolean，其與java端的資料型別對應如下表：
| java | jni |
| char | jchar |
| byte | jbyte |
| short | jshort |
| int | jint |
| long | jlong |
| float | jfloat |
| double | jdouble |
| boolean | jboolean |
對於引用型別則有：jobject, jstring, jthrowable, jclass, jarray, 以及繼承於jarray，對應於其原生型別的8種jarray和jobjectarray。
2.5 介紹上面中出現過的JNIEnv結構體
從呼叫JNI_OnLoad函式開始註冊起，在函式的不斷呼叫過程中一直伴隨著這個結構體型別的變數。所以下面開始介紹它：
這個一個與執行緒相關的代表JNI環境的結構體。首先看JNIEnv的體系結構:
JNIEnv首先指向一個執行緒相關的結構，該結構又指向一個指標陣列，在這個指標陣列中的每個元素最終指向一個JNI函式。所以可以通過JNIEnv去呼叫JNI函式。
開啟jni.h ，libnativehelper\include\nativehelper
struct _JNIEnv;
struct _JavaVM;
typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv;
#if defined(__cplusplus)
typedef _JNIEnv JNIEnv;
typedef _JavaVM JavaVM;
#else
typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;
typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;
#endifJNIEnv只在當前執行緒中有效。本地方法不能將JNIEnv從一個執行緒傳遞到另一個執行緒中。相同的 Java 執行緒中對本地方法多次呼叫時，傳遞給該本地方法的JNIEn是相同的。但是，一個本地方法可被不同的 Java 執行緒所呼叫，因此可以接受不同的 JNIEnv。http://book.51cto.com/art/201305/395882.htm
JNIEvn的作用：呼叫Java的函式；操作jobject物件……（怎麼實現這些功能的呢，主要是通過函式獲取jobject的成員變數和成員函式，再呼叫不同函式控制。PS:個人覺得有點象java中通過反射控制物件。）
2.6 JNI中的垃圾回收
JNI技術提供了三種類型引用：
Local Reference
Global Reference
Weak Global Reference
2.7 JNI異常
如果呼叫JNIEvn的某些函數出錯了，會產生異常，但是不會中斷本地函式的執行，直到從JNI返回到JAVA層才會丟擲這個異常。可能會導致程式死掉。
相關函式：
ExceptionOccured
ExceptionClear
ThrowNew