目錄介紹

• 01.學(xué)習(xí)JNI開發(fā)流程
  • 1.1 JNI開發(fā)概念
  • 1.2 JNI和NDK的關(guān)系
  • 1.3 JNI實踐步驟
  • 1.4 NDK使用場景
  • 1.5 學(xué)習(xí)路線說明
• 02.NDK架構(gòu)分層
  • 2.1 NDK分層構(gòu)建層
  • 2.2 NDK分層Java層
  • 2.3 Native層
• 03.JNI基礎(chǔ)語法
  • 3.1 JNI三種引用
  • 3.2 JNI異常處理
  • 3.3 C和C++互相調(diào)用
  • 3.4 JNI核心原理
  • 3.5 注冊Native函數(shù)
  • 3.6 JNI簽名是什么
• 04.一些必備操作
  • 4.1 so庫生成打包
  • 4.2 so庫查詢操作
  • 4.3 so庫如何反編譯
• 05.實踐幾個案例
  • 5.1 Java靜態(tài)調(diào)用C/C++
  • 5.2 C/C++調(diào)用Java
  • 5.3 Java調(diào)三方so中API
  • 5.4 Java動態(tài)調(diào)C++
• 06.一些技術(shù)原理
  • 6.1 JNIEnv創(chuàng)建和釋放
  • 6.2 動態(tài)注冊的原理
  • 6.3 注冊JNI流程圖
• 07.JNI遇到的問題
  • 7.1 混淆的bug
  • 7.2 注意字符串編譯

01.學(xué)習(xí)JNI開發(fā)流程

1.1 JNI開發(fā)概念

• .SO庫是什么東西
  • NDK為了方便使用，提供了一些腳本，使得更容易的編譯C/C<ins>代碼。在Android程序編譯中會將C/C</ins> 編譯成動態(tài)庫 so 文件，類似java庫.jar文件一樣，它的生成需要使用NDK工具來打包。
  • so是shared object的縮寫，見名思義就是共享的對象，機器可以直接運行的二進制代碼。實質(zhì)so文件就是一堆C、C++的頭文件和實現(xiàn)文件打包成一個庫。
• JNI是什么東西
  • JNI的全稱是Java Native Interface，即本地Java接口。因為 Java 具備跨平臺的特點，所以Java 與 本地代碼交互的能力非常弱。
  • 采用JNI特性可以增強 Java 與本地代碼交互的能力，使Java和其他類型的語言如C++/C能夠互相調(diào)用。

1.2 JNI和NDK的關(guān)系

• JNI和NDK學(xué)習(xí)內(nèi)容太難
  • 其實難的不是JNI和NDK，而是C/C++語言，JNI和NDK只是個工具，很容易學(xué)習(xí)的。
• JNI和NDK有何聯(lián)系
  • 學(xué)習(xí)JNI之前，首先得先知道JNI、NDK、Java和C/C++之間的關(guān)系。
  • 在Android開發(fā)中，有時為了性能和安全性（反編譯），需要使用C/C++語言，但是Android APP層用的是Java語言，怎么才能讓這兩種語言進行交流呢，因為他們的編碼方式是不一樣的，這是就需要JNI了。
  • JNI可以被看作是代理模式，JNI是java接口，用于Java與C/C<ins>之間的交互，作為兩者的橋梁，也就是Java讓JNI代其與C/C</ins>溝通。
  • NDK是Android工具開發(fā)包，幫助快速開發(fā)C/C++動態(tài)庫，相當(dāng)于JDK開發(fā)java程序一樣，同時能幫打包生成.so庫

1.3 JNI實踐步驟

• 操作實踐步驟
  • 第一步，編寫native方法。
  • 第二步，根據(jù)此native方法編寫C文件。
  • 第三步，使用NDK打包成.so庫。
  • 第四步，使用.so庫然后調(diào)用api。
• 如何使用NDK打包.so庫
  • 1，編寫Android.mk文件，此文件用來告知NDK打包.so庫的規(guī)則
  • 2，使用ndk-build打包.so庫
• 相關(guān)學(xué)習(xí)文檔
  • NDK學(xué)習(xí)：https://developer.android.google.cn/ndk/guides?hl=zh-cn

1.4 NDK使用場景

• NDK的使用場景一般在：
  • 1.為了提升這些模塊的性能，對圖形，視頻，音頻等計算密集型應(yīng)用，將復(fù)雜模塊計算封裝在.so或者.a文件中處理。
  • 2.使用的是C/C++進行編寫的第三方庫移植。如ffmppeg，OpenGl等。
  • 3.某些情況下為了提高數(shù)據(jù)安全性，也會封裝so來實現(xiàn)。畢竟使用純Java開發(fā)的app是有很多逆向工具可以破解的。

1.5 學(xué)習(xí)路線說明

• JNI學(xué)習(xí)路線介紹
  • 1.首先要有點C/C++的基礎(chǔ)，這個我是在 菜鳥教程 上學(xué)習(xí)的
  • 2.理解NDK和JNI的一些概念，以及NDK的一個大概的架構(gòu)分層，JNI的開發(fā)步驟是怎樣的
  • 3.掌握案例練習(xí)，前期先寫案例，比如java調(diào)用c/c++，或者c/c++調(diào)用java。把這個案例寫熟，跑通即可
  • 4.案例練習(xí)之后，然后在思考NDK是怎么編譯的，如何打包so文件，loadLibrary的流程，CMake工作流程等一些基礎(chǔ)的原理
  • 5.在實踐過程中，先記錄遇到的問題。這時候可能不一定懂，先放著，先實現(xiàn)案例或者簡單的業(yè)務(wù)。然后邊實踐邊琢磨問題和背后的原理
• 注意事項介紹
  • 避免一開始就研究原理，或者把C/C++整體學(xué)習(xí)一遍，那樣會比較辛苦。焦點先放在JNI通信流程上，寫案例學(xué)習(xí)
  • 把學(xué)習(xí)內(nèi)容，分為幾個不同類型：了解(能夠扯淡)，理解(大概知道什么意思)，掌握(能夠運用和實踐)，精通(能舉一反三和分享講清楚)

02.NDK架構(gòu)分層

• 使用NDK開發(fā)最終目標是為了將C/C++代碼編譯生成.so動態(tài)庫或者靜態(tài)庫文件，并將庫文件提供給Java代碼調(diào)用。
• 所以按架構(gòu)來分可以分為以下三層：
  • 1.構(gòu)建層
  • 2.Java層
  • 3.native層

2.1 NDK分層構(gòu)建層

• 要得到目標的so文件，需要有個構(gòu)建環(huán)境以及過程，將這個過程和環(huán)境稱為構(gòu)建層。
  • 構(gòu)建層需要將C/C++代碼編譯為動態(tài)庫so，那么這個編譯的過程就需要一個構(gòu)建工具，構(gòu)建工具按照開發(fā)者指定的規(guī)則方式來構(gòu)建庫文件，類似apk的Gradle構(gòu)建過程。
• 在講解NDK構(gòu)建工具之前，我們先來了解一些關(guān)于CPU架構(gòu)的知識點：Android abi
  • ABI即Application Binary Interface，定義了二進制接口交互規(guī)則，以適應(yīng)不同的CPU，一個ABI對應(yīng)一種類型的CPU。
• Android目前支持以下7種ABI：
  • 1.armeabi：第5代和6代的ARM處理器，早期手機用的比較多。
  • 2.armeabi-v7a:第7代及以上的 ARM 處理器。
  • 3.arm64-v8a:第8代，64位ARM處理器
  • 4.x86:一般用在平板，模擬器。
  • 5.x86_64:64位平板。
• 常規(guī)的NDK構(gòu)建工具有兩種：
  • 1.ndk-build：
  • 2.Cmake
• ndk-build其實就是一個腳本。早期的NDK開發(fā)一直都是使用這種模式
  • 運行ndk-build相當(dāng)于運行一下命令：$GNUMAKE -f <ndk>/build/core/build-local.mk
  • $GNUMAKE 指向 GNU Make 3.81 或更高版本，<ndk> 則指向 NDK 安裝目錄
  • 使用ndk-build需要配合兩個mk文件：Android.mk和Application.mk。
• Cmake是一個編譯系統(tǒng)的生成器
  • 簡單理解就是，他是用來生成makefile文件的，Android.mk其實就是一個makefile類文件，cmake使用一個CmakeLists.txt的配置文件來生成對應(yīng)的makefile文件。
  • Cmake構(gòu)建so的過程其實包括兩步：步驟1：使用Cmake生成編譯的makefiles文件；步驟2：使用Make工具對步驟1中的makefiles文件進行編譯為庫或者可執(zhí)行文件。
  • Cmake優(yōu)勢在哪里呢？在生成makefile過程中會自動分析源代碼，創(chuàng)建一個組件之間依賴的關(guān)系樹，這樣就可以大大縮減在make編譯階段的時間。
• Cmake構(gòu)建項目配置
  • 使用Cmake進行構(gòu)建需要在build.gradle配置文件中聲明externalNativeBuild

2.2 NDK分層Java層

• 如何選擇正確的so庫呢

  • 通常情況下，我們在編譯so的時候就需要確定自己設(shè)備類型，根據(jù)設(shè)備類型選擇對應(yīng)abiFilters。
  • 注意：使用as編譯后的so會自動打包到apk中，如果需要提供給第三方使用，可以到build/intermediates/cmake/debug or release 目錄中copy出來。

• Java層如何調(diào)用so文件中的函數(shù)

  • 對于Android上層代碼來說，在將包正確導(dǎo)入到項目中后，只需要一行代碼就可以完成動態(tài)庫的加載過程。有兩種方式：

  System.load("/data/local/tmp/native_lib.so"); 
  System.loadLibrary("native_lib");
  
  

  • 1.加載路徑不同：load是加載so的完整路徑，而loadLibrary是加載so的名稱，然后加上前綴lib和后綴.so去默認目錄下查找。
  • 2.自動加載庫的依賴庫的不同：load不會自動加載依賴庫；而loadLibrary會自動加載依賴庫。

• 無論哪種方式，最終都會調(diào)用到LoadNativeLibrary()方法，該方法主要操作：

  • 1.通過dlopen打開動態(tài)庫文件
  • 2.通過dlsym找到JNI_OnLoad符號所對應(yīng)的方法地址
  • 3.通過JNI_OnLoad去注冊對應(yīng)的jni方法

2.3 Native層

• 如何理解JNI的設(shè)計思想
  • JNI（全名Java Native Interface）Java native接口，其可以讓一個運行在Java虛擬機中的Java代碼被調(diào)用或者調(diào)用native層的用C/C++編寫的基于本機硬件和操作系統(tǒng)的程序。簡單理解為就是一個連接Java層和Native層的橋梁。
  • 開發(fā)者可以在native層通過JNI調(diào)用到Java層的代碼，也可以在Java層聲明native方法的調(diào)用入口。
• JNI注冊方式
  • 當(dāng)Java代碼中執(zhí)行Native的代碼的時候，首先是通過一定的方法來找到這些native方法。JNI有靜態(tài)注冊和動態(tài)注冊兩種注冊方式。
  • 靜態(tài)注冊先由Java得到本地方法的聲明，然后再通過JNI實現(xiàn)該聲明方法。動態(tài)注冊先通過JNI重載JNI_OnLoad()實現(xiàn)本地方法，然后直接在Java中調(diào)用本地方法。

03.JNI基礎(chǔ)語法

3.1 JNI三種引用

• 在JNI規(guī)范中定義了三種引用：
  • 局部引用（Local Reference）、全局引用（Global Reference）、弱全局引用（Weak Global Reference）。
• Local引用
  • JNI中使用 jobject, jclass, and jstring等來標志一個Java對象，然而在JNI方法在使用的過程中會創(chuàng)建很多引用類型，如果使用過程中不注意就會導(dǎo)致內(nèi)存泄露。
  • 直接使用：NewLocalRef來創(chuàng)建。Local引用其實就是Java中的局部引用，在聲明這個局部變量的方法結(jié)束或者退出其作用域后就會被GC回收。
• Global引用全局引用
  • 全局引用可以跨方法、跨線程使用，直到被開發(fā)者顯式釋放。一個全局引用在被釋放前保證引用對象不被GC回收。
  • 和局部應(yīng)用不同的是，能創(chuàng)建全局引用的函數(shù)只有NewGlobalRef，而釋放它需要使用ReleaseGlobalRef函數(shù)。
• Weak引用
  • 弱引用可以使用全局聲明的方式。弱引用在內(nèi)存不足或者緊張的時候會自動回收掉，可能會出現(xiàn)短暫的內(nèi)存泄露，但是不會出現(xiàn)內(nèi)存溢出的情況。

3.2 JNI異常處理

• native層異常
  • 處理方式1：native層自行處理
  • 處理方式2：native層拋出給Java層處理

3.4 JNI核心原理

• java運行在jvm，jvm本身就是使用C/C<ins>編寫的，因此jni只需要在java代碼、jvm、C/C</ins>代碼之間做切換即可

  • [圖片上傳失敗...(image-3ae615-1687914888789)]

• JNIEnv是什么？

  • JINEnv是當(dāng)前Java線程的執(zhí)行環(huán)境，一個JVM對應(yīng)一個JavaVM結(jié)構(gòu)體，一個JVM中可能創(chuàng)建多個Java線程，每個線程對應(yīng)一個JNIEnv結(jié)構(gòu)，它們保存在線程本地存儲TLS中。
  • 因此不同的線程JNIEnv不同，而不能相互共享使用。 JavaEnv結(jié)構(gòu)也是一個函數(shù)表，在本地代碼通過JNIEnv函數(shù)表來操作Java數(shù)據(jù)或者調(diào)用Java方法。

3.5 注冊Native函數(shù)

• JNI靜態(tài)注冊：
  • 步驟1.在Java中聲明native方法，比如：public native String stringFromJNI()
  • 步驟2.在native層新建一個C/C++文件,并創(chuàng)建對應(yīng)的方法(建議使用AS快捷鍵自動生成函數(shù)名)，比如：testjnilib.cpp: Line 8
• JNI動態(tài)注冊
  • 通過RegisterNatives方法把C/C++中的方法映射到Java中的native方法，而無需遵循特定的方法命名格式，這樣書寫起來會省事很多。
  • 動態(tài)注冊其實就是使用到了前面分析的so加載原理：在最后一步的JNI_OnLoad中注冊對應(yīng)的jni方法。這樣在類加載的過程中就可以自動注冊native函數(shù)。比如：
  • 與JNI_OnLoad()函數(shù)相對應(yīng)的有JNI_OnUnload()函數(shù)，當(dāng)虛擬機釋放該C庫的時候，則會調(diào)用JNI_OnUnload()函數(shù)來進行善后清除工作。
• 那么如何選擇使用靜態(tài)注冊or動態(tài)注冊
  • 動態(tài)注冊和靜態(tài)注冊最終都可以將native方法注冊到虛擬機中，推薦使用動態(tài)注冊，更不容易寫錯，靜態(tài)注冊每次增加一個新的方法都需要查看原函數(shù)類的包名。

3.6 JNI簽名是什么

• 為什么JNI中突然多出了一個概念叫”簽名”：
  • 因為Java是支持函數(shù)重載的，也就是說，可以定義相同方法名，但是不同參數(shù)的方法，然后Java根據(jù)其不同的參數(shù)，找到其對應(yīng)的實現(xiàn)的方法。
  • 這樣是很好，所以說JNI肯定要支持的，如果僅僅是根據(jù)函數(shù)名，沒有辦法找到重載的函數(shù)的，所以為了解決這個問題，JNI就衍生了一個概念——”簽名”，即將參數(shù)類型和返回值類型的組合。
  • 如果擁有一個該函數(shù)的簽名信息和這個函數(shù)的函數(shù)名，就可以順序的找到對應(yīng)的Java層中的函數(shù)。
• 如何查看簽名呢：可以使用javap命令。
  • javap -s -p MainActivity.class

04.一些必備操作

4.1 so庫生成打包

• 什么是so文件庫
  • so庫，即將C或者C++實現(xiàn)的功能進行打包，將其打包為共享庫，讓其他程序進行調(diào)用，這可以提高代碼的復(fù)用性。
• 關(guān)于.so文件的生成有兩種方式
  • 可以提供給大家參考，一種是CMake自動生成法，另一種是傳統(tǒng)打包法。
• so文件在程序運行時就會加載
  • 所以想使用Java調(diào)用.so文件，必有某個Java類運行時load了native庫，并通過JNI調(diào)用了它的方法。
• cmake生成.so方案
  • 第一步：創(chuàng)建native C++ Project項目，創(chuàng)建native函數(shù)并實現(xiàn)，先測試本地JNI函數(shù)調(diào)通
  • 第二步：獲取.so文件。將生成的.apk文件改為.zip文件，然后進行解壓縮，就能看到.so文件。如果想支持多種庫架構(gòu)，則可在module的build.gradle中配置ndk支持。
  • 第三步：so文件測試。新建一個普通的Android程序，將so庫放入程序，然后創(chuàng)建類(注意要相同的包名、文件名及方法名)去加載so庫。
  • 總結(jié)一下：Android Studio自動創(chuàng)建的native C++項目默認支持CMake方式，它支持JNI函數(shù)調(diào)用的入口在build.gradle中。
• 傳統(tǒng)打包生成.so方案【不推薦這種方式】
  • 第一步：在Java類中聲明一個本地方法。
  • 第二步：執(zhí)行指令javah獲得C聲明的.h文件。
  • 第三步：獲得.c文件并實現(xiàn)本地方法。創(chuàng)建Android.mk和Application.mk，并配置其參數(shù)，兩個文件如不編寫或編寫正常會出現(xiàn)報錯。
  • 第四步：打包.so庫。cd到\app目錄下，執(zhí)行命令 ndk-build即可。生成so庫后，最后測試ok即可。

4.2 so庫查詢操作

• so庫如何查找所對應(yīng)的位置

  • 第一步：在 app 模塊的 build.gradle 中，追加以下代碼：
  • 第二步：執(zhí)行命令行：./gradlew assembleDebug 【注意如果遇到gradlew找不到，則輸入：chmod +x gradlew】

• so文件查詢結(jié)果后。就可以查詢到so文件屬于那個lib庫的！如下所示：libtestjnilib.so文件屬于TestJniLib庫的

  find so file: /Users/yc/github/YCJniHelper/TestJniLib/build/intermediates/library_jni/debug/jni/armeabi-v7a/libtestjnilib.so
  find so file: /Users/yc/github/YCJniHelper/SafetyJniLib/build/intermediates/library_jni/debug/jni/armeabi-v7a/libsafetyjnilib.so
  find so file: /Users/yc/github/YCJniHelper/SignalHooker/build/intermediates/library_jni/debug/jni/armeabi-v7a/libsignal-hooker.so
  
  

05.實踐幾個案例

5.1 Java靜態(tài)調(diào)用C/C++

• Java調(diào)用C/C++函數(shù)調(diào)用流程

  • Java層調(diào)用某個函數(shù)時，會從對應(yīng)的JNI層中尋找該函數(shù)。根據(jù)java函數(shù)的包名、方法名、參數(shù)列表等多方面來確定函數(shù)是否存在。
  • 如果沒有就會報錯，如果存在就會就會建立一個關(guān)聯(lián)關(guān)系，以后再調(diào)用時會直接使用這個函數(shù)，這部分的操作由虛擬機完成。

• Java層調(diào)用C/C++方法操作步驟

  • 第一步：創(chuàng)建java類NativeLib，然后定義native方法stringFromJNI()

  public native String stringFromJNI();
  
  

  • 第二步：根據(jù)此native方法編寫C文件，可以通過命令后或者studio提示生成C++對應(yīng)的方法函數(shù)

  //java中stringFromJNI
  //extern “C”    指定以"C"的方式來實現(xiàn)native函數(shù)
  extern "C"
  //JNIEXPORT     宏定義，用于指定該函數(shù)是JNI函數(shù)。表示此函數(shù)可以被外部調(diào)用，在Android開發(fā)中不可省略
  JNIEXPORT jstring
  //JNICALL       宏定義，用于指定該函數(shù)是JNI函數(shù)。，無實際意義，但是不可省略
  JNICALL
  //以注意到j(luò)ni的取名規(guī)則，一般都是包名 + 類名，jni方法只是在前面加上了Java_，并把包名和類名之間的.換成了_
  Java_com_yc_testjnilib_NativeLib_stringFromJNI(JNIEnv *env, jobject /* this */) {
      //JNIEnv 代表了JNI的環(huán)境，只要在本地代碼中拿到了JNIEnv和jobject
      //JNI層實現(xiàn)的方法都是通過JNIEnv 指針調(diào)用JNI層的方法訪問Java虛擬機，進而操作Java對象，這樣就能調(diào)用Java代碼。
      //jobject thiz
      //在AS中自動為我們生成的JNI方法聲明都會帶一個這樣的參數(shù)，這個instance就代表Java中native方法聲明所在的
      std::string hello = "Hello from C++";
  
      //思考一下，為什么直接返回字符串會出現(xiàn)錯誤提示？
      //return "hello";
      return env->NewStringUTF(hello.c_str());
  }
  
  

• 舉一個例子

  • 例如在 NativeLib 類的native stringFromJNI()方法，程序會自動在JNI層查找 Java_com_yc_testjnilib_NativeLib_stringFromJNI 函數(shù)接口，如未找到則報錯。如找到，則會調(diào)用native庫中的對應(yīng)函數(shù)。

5.2 C/C++調(diào)用Java

• Native層調(diào)用Java層的類的字段和方法的操作步驟
  • 第一步：創(chuàng)建一個Native C++的Android項目，創(chuàng)建 Native Lib 項目
  • 第二步：在cpp文件夾下創(chuàng)建：calljnilib.cpp文件，calljnilib.h文件(用來聲明calljnilib.cpp中的方法)。
  • 第三步：開始編寫配置文件CmkaeLists.txt文件。使用add_library創(chuàng)建一個新的so庫
  • 第四步：編寫 calljnilib.cpp文件。因為要實現(xiàn)native層調(diào)用Java層字段和方法，所以這里定義了兩個方法：callJavaField和callJavaMethod
  • 第五步：編寫Java層的調(diào)用代碼此處要注意的是調(diào)用的類的類名以及包名都要和c++文件中聲明的一致，否則會報錯。具體看：CallNativeLib
  • 第六步：調(diào)用代碼進行測試。然后查看測試結(jié)果

5.3 Java調(diào)三方so中API

• 直接拿前面案例的 calljnilib.so 來測試，但是為了實現(xiàn)三方調(diào)用還需要對文件進行改造
  • 第一步：要實現(xiàn)三方so庫調(diào)用，在 calljnilib.h中聲明兩個和 calljnilib.cpp中對應(yīng)的方法：callJavaField和callJavaMethod，一般情況下這個頭文件是第三方庫一起提供的給外部調(diào)用的。
  • 第二步：對CMakeLists配置文件改造。主要是做一些庫的配置操作。
  • 第三步：編寫 third_call.cpp文件，在這內(nèi)部調(diào)用第三方庫。這里需要將第三方頭文件導(dǎo)入進來，如果CmakeLists文件中沒有聲明頭文件，就使用#include "include/calljnilib.h" 這種方式導(dǎo)入
  • 第四步：最后測試下：callThirdSoMethod("com/yc/testjnilib/HelloCallBack","updateName");

5.4 Java動態(tài)調(diào)C++

• 先說一下靜態(tài)調(diào)C++的問題：
  • 在實現(xiàn)stringFromJNI()時，可以看到c++里面的方法名很長 Java_com_yc_testjnilib_NativeLib_stringFromJNI。
  • 這是jni靜態(tài)注冊的方式，按照jni規(guī)范的命名規(guī)則進行查找，格式為Java_類路徑_方法名。Studio默認這種方式名字太長了，能否設(shè)置短一點。
  • 程序運行效率低，因為初次調(diào)用native函數(shù)時需要根據(jù)根據(jù)函數(shù)名在JNI層中搜索對應(yīng)的本地函數(shù)，然后建立對應(yīng)關(guān)系，這個過程比較耗時。
• 動態(tài)注冊方法解決上面問題
  • 當(dāng)程序在Java層運行System.loadLibrary("testjnilib")；這行代碼后，程序會去載入testjnilib.so文件。
  • 于此同時，產(chǎn)生一個Load事件，這個事件觸發(fā)后，程序默認會在載入的.so文件的函數(shù)列表中查找JNI_OnLoad函數(shù)并執(zhí)行。與Load事件相對，在載入的.so文件被卸載時，Unload事件被觸發(fā)。
  • 此時，程序默認會去載入的.so文件的函數(shù)列表中查找JNI_OnLoad函數(shù)并執(zhí)行，然后卸載.so文件。
  • 因此開發(fā)者經(jīng)常會在JNI_OnLoad中做一些初始化操作，動態(tài)注冊就是在這里進行的，使用env->RegisterNatives(clazz, gMethods, numMethods)。
• 動態(tài)注冊操作步驟：
  • 第一步：因為System.loadLibrary()執(zhí)行時會調(diào)用此方法，實現(xiàn)JNI_OnLoad方法。
  • 第二步：調(diào)用FindClass找到需要動態(tài)注冊的java類【定義要關(guān)聯(lián)的對應(yīng)Java類】，注意這個是native方法那個類的路徑字符串
  • 第三步：定義一個靜態(tài)數(shù)據(jù)(JNINativeMethod類型)，里面存放需要動態(tài)注冊的native方法，以及參數(shù)名稱
  • 第四步：通過調(diào)用jni中的RegisterNatives函數(shù)將注冊函數(shù)的Java類，以及注冊函數(shù)的數(shù)組，以及個數(shù)注冊在一起，這樣就實現(xiàn)了綁定。
• 動態(tài)注冊優(yōu)勢分析
  • 相比靜態(tài)注冊，動態(tài)注冊的靈活性更高，如果修改了native函數(shù)所在類的包名或類名，僅調(diào)整native函數(shù)的簽名信息即可。
  • 還有一個優(yōu)勢：動態(tài)注冊，java代碼不需要更改，只需要更改native代碼。
  • 效率更高：通過在.so文件載入初始化時，即JNI_OnLoad函數(shù)中，先行將native函數(shù)注冊到VM的native函數(shù)鏈表中去，后續(xù)每次java調(diào)用native函數(shù)時都會在VM中的native函數(shù)鏈表中找到對應(yīng)的函數(shù)，從而加快速度。

06.一些技術(shù)原理

6.1 JNIEnv創(chuàng)建和釋放

• JNIEnv的創(chuàng)建方式
  • C 中——JNIInvokeInterface：JNIInvokeInterface是C語言環(huán)境中的JavaVM結(jié)構(gòu)體，調(diào)用 (AttachCurrentThread)(JavaVM, JNIEnv*, void) 方法，能夠獲得JNIEnv結(jié)構(gòu)體；
  • C<ins>中 ——_JavaVM：_JavaVM是C</ins>中JavaVM結(jié)構(gòu)體，調(diào)用jint AttachCurrentThread(JNIEnv** p_env, void* thr_args) 方法，能夠獲取JNIEnv結(jié)構(gòu)體；
• JNIEnv的釋放：
  • C 中釋放：調(diào)用JavaVM結(jié)構(gòu)體JNIInvokeInterface中的(DetachCurrentThread)(JavaVM)方法，能夠釋放本線程的JNIEnv
  • C++ 中釋放：調(diào)用JavaVM結(jié)構(gòu)體_JavaVM中的jint DetachCurrentThread(){ return functions->DetachCurrentThread(this); } 方法，就可以釋放 本線程的JNIEnv
• JNIEnv和線程的關(guān)系
  • JNIEnv只在當(dāng)前線程有效：JNIEnv僅僅在當(dāng)前線程有效，JNIEnv不能在線程之間進行傳遞，在同一個線程中，多次調(diào)用JNI層方便，傳入的JNIEnv是同樣的
  • 本地方法匹配多個JNIEnv：在Java層定義的本地方法，能夠在不同的線程調(diào)用，因此能夠接受不同的JNIEnv

6.2 動態(tài)注冊的原理

• 在Android源碼開發(fā)環(huán)境下，大多采用動態(tài)注冊native方法。
  • 利用結(jié)構(gòu)體JNINativeMethod保存Java Native函數(shù)和JNI函數(shù)的對應(yīng)關(guān)系；
  • 在一個JNINativeMethod數(shù)組中保存所有native函數(shù)和JNI函數(shù)的對應(yīng)關(guān)系；
  • 在Java中通過System.loadLibrary加載完JNI動態(tài)庫之后，調(diào)用JNI_OnLoad函數(shù)，開始動態(tài)注冊；
  • JNI_OnLoad中會調(diào)用AndroidRuntime::registerNativeMethods函數(shù)進行函數(shù)注冊；
  • AndroidRuntime::registerNativeMethods中最終調(diào)用jni RegisterNativeMethods完成注冊。
• 動態(tài)注冊原理分析
  • RegisterNatives 方式的本質(zhì)是直接通過結(jié)構(gòu)體指定映射關(guān)系，而不是等到調(diào)用 native 方法時搜索 JNI 函數(shù)指針，因此動態(tài)注冊的 native 方法調(diào)用效率更高。
  • 此外，還能減少生成 so 庫文件中導(dǎo)出符號的數(shù)量，則能夠優(yōu)化 so 庫文件的體積。

6.3 注冊JNI流程圖

• 提到了注冊 JNI 函數(shù)（建立 Java native 方法和 JNI 函數(shù)的映射關(guān)系）有兩種方式：靜態(tài)注冊和動態(tài)注冊。

  • [圖片上傳失敗...(image-8ab717-1687914888789)]

• 分析下靜態(tài)注冊匹配 JNI 函數(shù)的執(zhí)行過程

  • 第一步：以 loadLibrary() 加載 so 庫的執(zhí)行流程為線索進行分析的，最終定位到 FindNativeMethod() 這個方法。
  • 第二步：查看java_vm_ext.cc中FindNativeMethod方法，然后看到j(luò)ni_short_name和jni_long_name，獲取native方法對應(yīng)的短名稱和長名稱。
  • 第三步：在java_vm_ext.cc，通過FindNativeMethodInternal查找已經(jīng)加載的so庫中搜索，先搜索短名稱，然后再搜索長名稱
  • 第四步：建立內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立 Java native 方法與 JNI 函數(shù)的函數(shù)指針的映射關(guān)系，調(diào)用 native 方法，則直接調(diào)用已記錄的函數(shù)指針。

07.JNI遇到的問題

7.1 混淆的bug

• 在Android工程中要排除對native方法以及所在類的混淆（java工程不需要），否則要注冊的java類和java函數(shù)會找不到。proguard-rules.pro中添加。

  # 設(shè)置所有 native 方法不被混淆
  -keepclasseswithmembernames class * {
      native <methods>;
  }
  # 不混淆類
  -keep class com.yc.testjnilib.** { *; }
  
  

7.2 注意字符串編譯

• 比如：對于JNI方法來說，使用如下方法返回或者調(diào)用直接崩潰了，有點搞不懂原理？

  env->CallMethod(objCallBack,_methodName,"123");
  
  

• 這段代碼編譯沒問題，但是在運行的時候就報錯了：

  JNI DETECTED ERROR IN APPLICATION: use of deleted global reference
  
  

• 最終定位到是最后一個參數(shù)需要使用jstring而不能直接使用字符串表示。如下所示：

  //思考一下，為什么直接返回字符串會出現(xiàn)錯誤提示？為何這樣設(shè)計……
  //return "hello";
  return env->NewStringUTF(hello.c_str());
  
  

代碼案例：https://github.com/yangchong211/YCJniHelper

其他案例：https://github.com/yangchong211/YCAppTool