JNI概述

• Java程序中的函數(shù)可以調(diào)用Native語言寫的函數(shù)，Native一般指的是C/C++寫的函數(shù)
• Native層中的函數(shù)可以調(diào)用Java層的函數(shù)，也就是在C/C++程序中調(diào)用Java的函數(shù)
  要想做到以上兩點，JNI（Java Native Interface）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
  深入分析后可以知道，雖然Java代碼具有平臺無關(guān)性，但運(yùn)行在具體平臺上的Java虛擬機(jī)并不能做到這一點，但是JNI技術(shù)的出現(xiàn)屏蔽了不同平臺的差異，使得上層的Java具有了平臺無關(guān)的特性。

MediaScanner的分析

android大量使用了JNI技術(shù)，書中分析了MediaScanner這個例子。

1. Java世界對應(yīng)的是MediaScanner類，這個類一些函數(shù)需要Native層來實現(xiàn)，比如對目錄的掃描。
2. Native層對應(yīng)是libmedia.so，他完成了實際的功能。
3. JNI層對應(yīng)的是libmedia_jni.so，這里可以看出JNI層其實也是Native代碼寫的。其中下劃線前的media是Native層庫的名字，這里指的就死libmedia庫，android對JNI庫的名字有規(guī)范，一般是:
   lib模塊名_jni.so
4. Java層的MediaScanner將通過libmedia_jni.so來與Native層的libmedia.so交互。

Java層的MediaScanner

framewor/base/media/java/android/media/MediaScanner.java是MediaScanner在Java層源碼的位置。

   public class MediaScanner
   {    
      static {
          /**加載對應(yīng)的JNI庫，media_jni是對應(yīng)JNI庫的名字，實際上加載動態(tài)庫的時候他會拓展成libmedia_jni.so **/        
          System.loadLibrary("media_jni");        
          native_init();   //調(diào)用native_init()函數(shù)，他是一個native函數(shù)
       }
      ......
      //掃面目錄的函數(shù)，里面用到了processDirectory這個native函數(shù)
      public void scanDirectories(String[] directories, String volumeName) {
      ......
      for (int i = 0; i < directories.length; i++) { 
            processDirectory(directories[i], mClient);
      }
      ......
      private native void processDirectory(String path, MediaScannerClient client);
      private static native final void native_init();
      ......

這里說明了兩點內(nèi)容，在需要native函數(shù)的java類中會包括JNI的加載和Native函數(shù)的聲明，指示它由JNI層去完成。

1. JNI加載流程
   Java層要調(diào)用Native函數(shù)，必須通過位于JNI層的動態(tài)庫才能實現(xiàn)。動態(tài)庫的必須在運(yùn)行時加載，所以，我們通常的做法就是在類的static語句中加入System.loadLibrary方法完成對動態(tài)庫的加載，系統(tǒng)會自動將參數(shù)轉(zhuǎn)化成對應(yīng)環(huán)境下真實動態(tài)庫的名字。linux上是so文件，win下就是dll文件。
2. Java的native函數(shù)
   加載完JNI庫后，我們只需要在Java中聲明由關(guān)鍵字native修飾的函數(shù)即可。是不是很簡單，但是JNI層的MediaScanner就沒那么輕松了。

JNI層的MediaScanner

JNI層的MediaScanner代碼位于
frameworks/base/media/jni/android_media_MediaScanner.cpp
上面再Java層聲明的native_init和processFile在這里都有具體的實現(xiàn)，那么問題就來了，Java層聲明的函數(shù)如何才能對應(yīng)到JNI層的。

1. 注冊JNI函數(shù)

native_init函數(shù)位于android.media這個包中，這樣可以得到它的全路徑名稱android.media.MediaScanner.native_init，之后再將.全部換成_，native_init就找到了JNI層的實現(xiàn)。
上述就是JNI函數(shù)注冊的問題

• 靜態(tài)注冊
  流程如下：

  
  

注意：因為packagename是該類完整的包名，所以javah命令需要在包外面執(zhí)行，否則會找不到該類
靜態(tài)注冊的弊端：1、需要編譯所有聲明了native函數(shù)的java類。2、javah生成的jni函數(shù)名會特別長。 3、初次調(diào)用native函數(shù)時要根據(jù)函數(shù)名來搜索對應(yīng)JNI層的函數(shù)，并建立關(guān)聯(lián)，這會影響效率。

• 動態(tài)注冊
  既然Java Native函數(shù)和JNI函數(shù)一一對應(yīng)，能不能有這種結(jié)構(gòu)可以保存這種關(guān)聯(lián)關(guān)系呢，肯定是有的，在JNI技術(shù)中有一種JNINativeMethod的結(jié)構(gòu)，它記錄下了這些關(guān)聯(lián)關(guān)系。其實Android大部分采用的是動態(tài)注冊的方法
  MediaScanner的JNI層中的示例：
  static const 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
  },
  .......
  {
  "native_init",
  "()V",
  (void )android_media_MediaScanner_native_init
  },
  ......
  };
  基本結(jié)構(gòu)定義：
  typedef struct {
  //java類中native函數(shù)的名字，不用攜帶包名，例如“native_init”
  const char name;
  //java函數(shù)的簽名信息，用字符串表示，是參數(shù)類型和返回值類型的組合
  const char signature；
  //JNI層對應(yīng)函數(shù)的函數(shù)指針，它是void 類型
  void* fnPtr；
  }JNINativeMethod；

  定義完畢之后，需要執(zhí)行注冊

   int register_android_media_MediaScanner(JNIEnv *env){
      return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,  
           kClassMediaScanner, gMethods, NELEM(gMethods));
  }
  

  我們發(fā)現(xiàn)AndroidRunTime類提供了注冊函數(shù)，而它又調(diào)用了JNIHelp中的jniRegisterNativeMethods方法，最終會走到JNIEnv的RegisterNatives完成注冊工作。

那到底是什么時候去執(zhí)行這個？
在Java層執(zhí)行System.loadLibrary加載JNI動態(tài)庫后，緊接著會查找該庫中一個JNI_OnLoad的函數(shù)，如果有的話，動態(tài)注冊就在這里完成。然而在MediaScanner對應(yīng)的android_media_MediaScanner.cpp中并沒有發(fā)現(xiàn)這個函數(shù)。由于多媒體系統(tǒng)中很對地方用到JNI，所以register_android_media_MediaScanner這個注冊方法被放在了android_media_MediaPlayer.cpp的JNI_OnLoad方法中，當(dāng)然還有其它的多媒體相關(guān)的注冊函數(shù)。

數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換

主要解決的問題是：在Java中調(diào)用native函數(shù)傳遞的參數(shù)是Java數(shù)據(jù)類型，如何將他們轉(zhuǎn)化成Native的數(shù)據(jù)類型。
Java分基本數(shù)據(jù)類型和引用數(shù)據(jù)類型，先看基本數(shù)據(jù)類型：

這里要注意的是轉(zhuǎn)換成Native類型后對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型的字長，char在Java中是占兩個字節(jié)，jchar同樣也是，要區(qū)別于普通char只占一個字節(jié)。

引用類型的轉(zhuǎn)換

再拿MediaScanner舉例，其中的processFile
android_media_MediaScanner_processFile( JNIEnv *env, jobject thiz, jstring path, jstring mimeType, jobject client){
Java層的函數(shù)中只傳了三個參數(shù)，即path，mineType和client，這里它們的類型都轉(zhuǎn)化成了native類型。前兩個參數(shù)分別是JNIEnv和Java層的MediaScanner對象（jobject）

JNIEnv

JNIEnv其實是一個與線程相關(guān)的代表JNI環(huán)境的結(jié)構(gòu)體。

JNIEnv提供了JNI相關(guān)的系統(tǒng)函數(shù)，這些函數(shù)可以做到：調(diào)用Java函數(shù)和操作jobject對象等。

1. 通過JNIEnv操作jobject
   在JNI規(guī)則中，用jfiledID和jMethodID來表示java類的成員變量和成員函數(shù)。比如MyMediaScannerClient中。
   代碼中將scanFile和handleStringTag函數(shù)的jmethodID保存為MyMediaScannerClient的成員變量，這是為了解決每次操作object都會去查詢jmethodID或jfieldID而帶來的運(yùn)行效率降低。
   使用可以看virtual status_t scanFile中的mEnv->CallVoidMethod
   完成JNI層調(diào)用Java對象的函數(shù)。
2. jstring
   JNIEnv提供有關(guān)jstring的函數(shù)
3. JNI簽名介紹
   Java函數(shù)支持函數(shù)重載，也就是說，可以定義同名但是不同參數(shù)的函數(shù)，但僅僅根據(jù)函數(shù)名是沒法找到具體函數(shù)的。為了解決這個問題，JNI技術(shù)就將參數(shù)類型和返回值類型的組合作為一個函數(shù)的簽名信息，有了這個簽名和函數(shù)名，就能很順利的找到Java中的函數(shù)。
4. 垃圾回收
   JNI的三種類型引用技術(shù)：
   local reference：本地引用，一旦JNI函數(shù)返回時，jobject就可能會被回收
   Global reference：全局引用，不主動釋放不會被回收
   Weak Global reference：特殊的全局引用，可能會被回收，每次使用時需要判斷是否回收

5. JNI中的異常處理

   
   
   
   

   JNIEnv提供了三個函數(shù)給予幫助
   ExceptionOccured函數(shù)，用來判斷是否發(fā)生異常
   ExceptionClear函數(shù)，用來清理JNI層發(fā)生的異常。
   ThrownNew函數(shù)，用來Java層拋出異常。