学习JNI一些基础知识

时间：2021-04-05 13:14:46

看王择佑老师的JNI视频，学习总结的一些基础知识。

1.JNIEnv

通过JNIEnv的指针能够对Java端的代码进行操作：

a.创建Java对象.

NewObject/NewString/New<Type>Array

b.调用Java对象的方法。

Call<Type>Method/CallStatic<Type>Method

c.获取及设置Java对象的属性。

Get/Set[Static]<Type>Method

2.JNI中通常用JType指代Java环境中的类。

typedef _jobject *jobject;
typedef _jclass *jclass;
typedef _jthrowable *jthrowable;
typedef _jstring *jstring;
typedef _jarray *jarray;
typedef _jbooleanArray *jbooleanArray;
typedef _jbyteArray *jbyteArray;
typedef _jcharArray *jcharArray;
typedef _jshortArray *jshortArray;
typedef _jintArray *jintArray;
typedef _jlongArray *jlongArray;
typedef _jfloatArray *jfloatArray;
typedef _jdoubleArray *jdoubleArray;
typedef _jobjectArray *jobjectArray;


3.JType都继承自JObject 

class _jobject {};
class _jclass : public _jobject {};
class _jthrowable : public _jobject {};
class _jstring : public _jobject {};
class _jarray : public _jobject {};
class _jbooleanArray : public _jarray {};
class _jbyteArray : public _jarray {};
class _jcharArray : public _jarray {};
class _jshortArray : public _jarray {};
class _jintArray : public _jarray {};
class _jlongArray : public _jarray {};
class _jfloatArray : public _jarray {};
class _jdoubleArray : public _jarray {};
class _jobjectArray : public _jarray {};

4.jobject

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_jue_testnative_TestNative1_hello(JNIEnv *, jobject);

jobject指代的在Java中调用native方法的java类实例


5.获取jclass的方法

a. jclass FindClass(const char *name)

b. jclass GetObjectClass(jobject obj)


6.FindClass会在ClassPath下面寻找类。需要传入完整类名，注意包与包之间用’/'。

jclass class_str = env->FindClass("java/lang/String");


7.jfiledID/jmethodID

在natvie方法中获取/设置字段的值，或者方法调用，需要先获取相应的field/method的ID

jfieldID GetFieldID(jclass clazz, const char *name, const char *sig) 

jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char *name, const char *sig)

注意sig用来处理函数重载引起的不确定。

然后通过ID获取

jobject GetObjectField(jobject obj, jfieldID fieldID) 
jobject CallObjectMethod(jobject obj, jmethodID methodID, ...)

8.Sin签名含义细节

类型 相应的签名
boolean Z
byte B
char C
short S
int I
long L
float F
double D
void V
String Ljava/lang/String
Array [Ljava/lang/Object
Method (para s1,para s2)
 返回值签名

9.javap -s 命令工具可以查看一个类的方法的签名

javap -s xxx.class

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10.调用java方法

a.JNIEnv提供了Call<Type>Method,  CallStatic<Type>Method,CallNonvirtual<Type>Method函数(能够实现子类对象调用父类方法的功能)。

b.调用实例方法的三种方法

1>Call<Type>Method(jobject obj, jmethodID id, ...);

boolean funcation(int i, double d, char c) {
}

env->CallBooleanMethod( obj, id_function , 100L, 3.44, L'3');

注意java中的int是C++环境中的长整形。L'3'是C++中的宽字符

2>Call<Type>MethodV(jobject obj, jmethodID id,va_list lst);

3>Call<Type>MethodA(jobject obj, jmethodID id, jvalue* v);

jvalue是一个联合体

typedef union jvalue {
    jboolean z;
    jbyte    b;
    jchar    c;
    jshort   s;
    jint     i;
    jlong    j;
    jfloat   f;
    jdouble  d;
    jobject  l;
} jvalue;

jvalue *args = new jvalue[3];args[0].i = 100L;args[1].d = 3.44;args[2].c = L'3';env->CallBooleanMethodA(obj, id_funcation, args);delete [] args;

11.Java对象的创建

a.方式-NewObject

使用NewObject来创建Java对象。

jobject NewObject(jclass clazz, jmethodID methodID, ...)

需要先活的相应构造器的name，方法名设定为<init>,另外返回值的签名是Void

jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char *name,

                          const char *sig)

例子：

jclass class_date = env->FindClass("java/util/Date");
jmethodID method_id = env->GetMethodID(class_date,"<init>","()V");
jobject now = env->NewObject(class_date, method_id);
b.方式-AllocObject


12.Java字符串<---->C++字符串

a.在java中字符串String对象是Unicode(UTF-16)码，每个字符无论中文还是英文都占用两个字节。

b.可以通过JNI接口把Java中的字符串转换成C/C++中的宽字符串，Java也可以传一个UTF-8的字符串(char*) 到C/C++中。

c.反过来C++可以通过把一个宽字符串，或者一个UTF-8的字符串来创建一个Java端的对象。


13.获取Java字符串

a.取得与某个jstring对象相关的Java字符串

方法 作用
GetStringChars 取得UTF-16编码的宽字符串(char*)
GetStringUTFChars 取得UTF-8编码的字符串(char*) 

const jchar *GetStringChars(jstring str, jboolean *isCopy) {
    return functions->GetStringChars(this,str,isCopy);
}

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使用这两个方法，在不使用的时候，要注意使用ReleaseStringChars,或者ReleaseStringUTFChars释放拷贝的内存，或Java对象的引用。

    void ReleaseStringChars(jstring str, const jchar *chars) {
        functions->ReleaseStringChars(this,str,chars);
    }

其中第一个参数表示，本地字符串的来源，第二个参数表示要释放的本地字符串


还可以使用下面的方法，这个方法可以增加返回jvm中java对象的可能性，但是还是有可能返回相应java串的拷贝。

这个方法没有相应的GetStringUTFCritical，由于Java字符串使用的是UTF-16,要转换成UTF-8编码的串本来就需要一次拷贝动作。

    const jchar * GetStringCritical(jstring string, jboolean *isCopy) {
        return functions->GetStringCritical(this,string,isCopy);
    }
    void ReleaseStringCritical(jstring string, const jchar *cstring) {
        functions->ReleaseStringCritical(this,string,cstring);
    }

GetStringCritical与ReleaseStringCritical不能使用JNI其他的函数(诸如给jvm分配其他对象)或导致当前线程等待的任何代码。否则会导致jvm的死锁。



另外一套方法，这个方法把java的字符串直接拷贝的C/C++的字符串数组中，在呼叫之前，必须有一个C/C++分配出来的字符串。

    void GetStringRegion(jstring str, jsize start, jsize len, jchar *buf) {
        functions->GetStringRegion(this,str,start,len,buf);
    }
    void GetStringUTFRegion(jstring str, jsize start, jsize len, char *buf) {
        functions->GetStringUTFRegion(this,str,start,len,buf);
    }


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14.生成Java字符串

    jstring NewString(const jchar *unicode, jsize len) {
        return functions->NewString(this,unicode,len);
    }
    jstring NewStringUTF(const char *utf) {        return functions->NewStringUTF(this,utf);    }

注意，我们可以发现NewStringUTF中，没有字符串的长度，这是因为在C/C++中字符串结尾有一个附加的标志'\0'.


获取字符串的长度的方法

    jsize GetStringLength(jstring str) {
        return functions->GetStringLength(this,str);
    }
    jsize GetStringUTFLength(jstring str) {
        return functions->GetStringUTFLength(this,str);
    }

15.数组分为2种

a.基本类型的数组。

b.对象类型(Object[])的数组。

有一个通用于两种不同数组的的函数:

    jsize GetArrayLength(jarray array) {
        return functions->GetArrayLength(this,array);
    }


16.处理基本类型数组

跟处理字符串相似

Get<Type>ArrayElements,可以把Java基本类型的数组转换成C/C++中的数组，可以拷贝一份传本地代码，也可以把指向Java中的指针直接传回本地代码。

需要用

Release<Type>ArrayElements

    void ReleaseIntArrayElements(jintArray array,
                                 jint *elems,
                                 jint mode) {
        functions->ReleaseIntArrayElements(this,array,elems,mode);
    }
mode:

0:对Java数组进行更新，并释放C/C++的数组。

JNI_COMMIT: 对Java数组进行更新但不释放C/C++数组。

JNI_ABORT:对Java数组不进行更新，并释放C/C++数组。



相似GetStringUTFCritical的函数：为了直接传回指向Java数组的指针而加入的函数。

    void * GetPrimitiveArrayCritical(jarray array, jboolean *isCopy) {
        return functions->GetPrimitiveArrayCritical(this,array,isCopy);
    }
    void ReleasePrimitiveArrayCritical(jarray array, void *carray, jint mode) {
        functions->ReleasePrimitiveArrayCritical(this,array,carray,mode);
    }

Get<Type>ArrayRegion 相似于GetStringRegion的函数：没有Release方法，因为我们是拷贝 

    void GetIntArrayRegion(jintArray array,
                           jsize start, jsize len, jint *buf) {
        functions->GetIntArrayRegion(this,array,start,len,buf);
    }

Set<Type>ArrayRegion 可以把指定范围内的Java数组元素用C++中的元素赋值。 

    void SetIntArrayRegion(jintArray array, jsize start, jsize len,
                           const jint *buf) {
        functions->SetIntArrayRegion(this,array,start,len,buf);
    }


创建一个基本类型的Java数组

<Type>Array New<Type>Array(jsize size),指定长度后返回相应Java基本类型的数组。



17.处理Object类型数组

JNI中没有把Java对象类型的数组转换成C++中的jobject[]的函数。而是直接通过Get/SetObjectArrayElement来对Java的Object数组进行操作。

    jobject GetObjectArrayElement(jobjectArray array, jsize index) {
        return functions->GetObjectArrayElement(this,array,index);
    }
    void SetObjectArrayElement(jobjectArray array, jsize index,
                               jobject val) {
        functions->SetObjectArrayElement(this,array,index,val);
    }

使用上述方式不需要释放资源。

可以根据数组长度和初始值来创建某个类的数组

    jobjectArray NewObjectArray(jsize len, jclass clazz,
                                jobject init) {
        return functions->NewObjectArray(this,len,clazz,init);
    }

18.java对象在JNI中的引用

在jvm中创建的对象被传到本地的C/C++代码的时候，会产生引用。根据jvm的垃圾回收机制，只要引用存在，就不会触发该引用指向对象的被回收。


这些引用分为三种

全局引用：Global Reference

局部引用：Local Reference

弱全局引用：Weak Global Reference


局部引用：是最常见的引用，局部引用只在native函数中有效。局部引用的存在会阻止其指向对象的回收。

全局引用：

可以跨越多个线程

在多个navtive方法中有效、

全局引用存在期间会阻止其引用java对象在jvm的回收。

全局引用的创建不是JNI自动创建的。

全局引用的创建要显示的调用NewGlobalRef函数，而释放需要调用ReleaseGlobalRef


弱全局引用：

与全局引用相似，创建和释放都需要由编程人员来进行。

多个线程，多个native方法中有效。

区别：这个引用不会阻止jvm回收其指向的引用。

NewWeakGlobalRef与ReleaseWeakGlobalRef来创建和释放引用。

19.IsSameObject在弱全局引用中有一个特别的功能。

把NULL传给要判断的object，来判断弱全局引用指向的java对象是否被回收。


20.缓存jfieldID,jmethodID.

a.通过方法名+签名来查询jfieldID，jmethod开销是非常大的。

b.缓存方式：

1.在使用的时候缓存。(Caching at the Point of Use)

使用static类型的局部变量来保存已经查询过的ID，这样就不会在每次调用的时候查询，而是只查询一次。

2.在java类初始化的时候缓存。(Caching at Class's inititalizer)

这种加载方式在jvm类的加载和重新加载都会重新呼叫该native方法重新计算ID

public class TestNative
{
	static {
		initNativeIDs();
	}
	static natvie void initNativeIDs();
	int propInt = 0;
}

JNIEXPORT void JNICALL	  Java_TestNative_initNativeIDs(JNIEnv *env, jobject object){	......	g_propInt_id = GetFieldID(clazz,  "propInt", "I" );}














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