Android架构师之路:JNI与NDK编程-函数注册与C++调用Java详解(c++音视频编码基础)

[[412937]]

前言小计

1、jni与ndk的基本知识点前面文章都讲过了，不懂的，可以在公众号首页看;

2、jni中常用的方法比如：类、方法、数组、字符串等前面也讲解过了;

3、这篇文章讲解jni中函数的注册和c++调用java的知识点;

一. JNI函数注册

1、jni函数注解知识点介绍

• JNI技术是Java世界与Native世界的通信桥梁，具体到代码，Java层的代码如何同Native层的代码进行调用的呢?我们都知道，在调用native方法之前，首先要调用System.loadLibrary接口加载一个实现了native方法的动态库才能正常访问，否则就会抛出java.lang.UnsatisfiedLinkError异常 。那么，在Java中调用某个native方法时，JVM是通过什么方式，能正确的找到动态库中C/C++实现的那个native函数呢?
• JVM查找native方法有两种方式;
• 按照JNI规范的命名规则，调用JNI提供的RegisterNatives函数，将本地函数注册到JVM中;
• 第一种方式，可用使用javah工具按照Java类中定义的native方法，按照JNI规范的命名规则的方式自动生成Jni本地C/C++头文件;
• 第二种方式则需要在本地库的JNI_OnLoad函数中调用RegisterNatives来动态注册;
• JNI函数注册是将Java层声明的Native方法同实际的Native函数绑定起来的实现方式，也就是说，只要通过JNI函数注册机制注册了本地方，Java层就可以直接调用定义的这些本地方法了。对应上述JVM查找native方法的两种方式，JNI函数注册方式一般分为静态注册和动态注册两种方式。

2、静态注册

原理：根据函数名来建立 java 方法与 JNI 函数的一一对应关系;

实现流程：

• 编写 java 代码;
• 利用 javah 指令生成对应的 .h 文件;
• 对 .h 中的声明进行实现;

弊端：

编写不方便，JNI 方法名字必须遵循规则且名字很长;

编写过程步骤多，不方便;

程序运行效率低，因为初次调用native函数时需要根据根据函数名在JNI层中搜索对应的本地函数，然后建立对应关系，这个过程比较耗时;

public class Test { 
    static { 
        System.loadLibrary("native-lib"); 
    } 
    public native String textFromJni(); 
} 
使用javah生成对应的本地方法头文件。 
#include <jni.h> 
#ifndef _Included_test 
#define _Included_test 
#ifdef __cplusplus 
extern "C" { 
#endif 
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_test_Test_textFromJni 
  (JNIEnv *, jobject); 
#ifdef __cplusplus 
} 
#endif 

3、动态注册

对应与上面的静态注册方法，还有一种动态注册JNI函数的方式，即动态注册。动态注册是当Java层调用System.loadLibrary方法加载so库后，本地库的JNI_OnLoad函数会被调用，在JNI_OnLoad函数中通过调用RegisterNatives函数来完成本地方法的注册。

原理：利用 RegisterNatives 方法来注册 java 方法与 JNI 函数的一一对应关系;

实现流程：

• 利用结构体 JNINativeMethod 数组记录 java 方法与 JNI 函数的对应关系;
• 实现 JNI_OnLoad 方法，在加载动态库后，执行动态注册;
• 调用 FindClass 方法，获取 java 对象;
• 调用 RegisterNatives 方法，传入 java 对象，以及 JNINativeMethod 数组，以及注册数目完成注册;

优点：

流程更加清晰可控;

效率更高;

其中JNINativeMethod结构体用来描述本地方法结构，其定义如下：

typedef struct { 
    const char* name;      // Java方法名 
    const char* signature; // Java方法签名 
    void* fnPtr;           // jni本地方法对应的函数指针 
} JNINativeMethod; 

结构体的第一个参数 name 是java 方法名;

第二个参数 signature 用于描述方法的参数与返回值;

第三个参数 fnPtr 是函数指针，指向 jni 函数;

其中，第二个参数 signature 使用字符串记录方法的参数与返回值，具体格式形如“()V”、“(II)V”，其中分为两部分，括号内表示的是参数，括号右侧表示的是返回值;

①、数据类型映射

基本数据类型

②. 数组引用类型

如果是一维数组则遵循下表，如果是二维数组或更高维数组则对应的 native 类型为 jobjectArray，域描述符中使用 ‘[’ 的个数表示维数

③. 对象引用类型

对于其它引用类型，即 java 中的对象，其映射规则为

④. 对象数组引用类型

如果是一维数组则遵循下表，如果是二维数组或更高维数组则对应的 native 类型为 jobjectArray，域描述符中使用 ‘[’ 的个数表示维数

在Java文件中定义本地方法，加载本地so库

package test.jnitest; 
public class Test { 
    static { 
        System.loadLibrary("native-lib"); 
    } 
    public native String textFromJni(); 
} 

在JNI_OnLoad函数中注册本地方法

jstring textFromJni(JNIEnv* env, jobject thiz) { 
    return env->NewStringUTF("text from jni"); 
} 
static JNINativeMethod gMethods[] = { 
        {"textFromJni", "()Ljava/lang/String;", (void*)textFromJni} 
}; 
int registerMethod(JNIEnv *env) { 
    jclass test = env->FindClass("cc/ccbu/jnitest/Test"); 
    return env->RegisterNatives(test, gMethods, sizeof(gMethods)/ sizeof(gMethods[0])); 
} 
JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) { 
    JNIEnv* env = NULL; 
    if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) { 
        return JNI_ERR; 
    } 
    if (registerMethod(env) != JNI_OK) { 
        return JNI_ERR; 
    } 
    return  JNI_VERSION_1_6; 
} 

注意：

在JNI_OnLoad函数的结尾处，我们一定要有返回值，而且必须是JNI_VERSION_1_4 或 JNI_VERSION_1_6，也就是JNI的版本号，我们一定要返回正确的版本号，否则系统也是无法加载的;

4、c++调用java详解

(1) 找到java对应的Class

(2) 找到要调用的方法的methodID

(3) 在C语言中调用相应方法

①.通过JAVA层的本地方法创建同类对象

步骤：

I.通过对象获取类

II.通过类获取类的构造方法的ID

III.基于方法ID和类，创建新对象

JNIEXPORT void JNICALL JAVA_nativeMethod 
        (JNIEnv *env, jobject thiz,jint i){ 
    ... 
    jclass clazz = (*env).GetObjectClass(thiz); 
    jmethodID mid = (*env).GetMethodID(clazz,"<init>","()V"); 
    jobject obj = (*env).NewObject(clazz,mid); 
    ... 
    return; 
} 

②.通过C/C++创建不同类对象

步骤：

I.通过FindClass方法获取需要的类

II.通过类获取类的构造方法的ID

III.基于方法ID和类，创建新对象

JNIEXPORT void JNICALL JAVA_nativeMethod 
        (JNIEnv *env, jobject thiz,jint i){ 
    ... 
    jclass clazz = (*env).FindClass("com/x/test/Test");//参数为类路径 
    jmethodID mid = (*env).GetMethodID(clazz,"<init>","()V"); 
    jobject obj = (*env).NewObject(clazz,mid); 
    ... 
    return; 
} 

③获取上下文环境JNIEnv

如果找不到上下文JNIEnv就要获取

bool AttachCurrentThread(JavaVM* vm, JNIEnv** p_env) 
{ 
    bool bAttached = false; 
 
    switch(vm->GetEnv((void**)p_env, JNI_VERSION_1_4)) 
    { 
        case JNI_OK: 
            break; 
        case JNI_EDETACHED: 
 
            if (vm->AttachCurrentThread(p_env, 0) < 0) 
            { 
                LOGD("%s :test failed!",__func__); 
                return false; 
            } 
            else 
            { 
                bAttached = true; 
            } 
            break; 
        case JNI_EVERSION: 
            LOGE("Invalid java version"); 
            break; 
    } 
  return bAttached; 
 
} 

总结

以上总结了JNI中函数注册的两种方法，在实际应用中都很常见都用得到的，要理解到位才可以;

下次文章会继续讲解关于JNI的知识点和高级应用

本文转载自微信公众号「Android开发编程」，可以通过以下二维码关注。转载本文请联系Android开发编程公众号。