Android JNI淺析（1）

JNI是Java Native Interface的縮寫，JNI是一種機制，有了它就可以在java程式中調用其他native代碼，或者使native代碼調用java層的代碼。也就是說，有了JNI我們可以使Android項目中，java層與native層各自發揮所長並相互配合。如所示，JNI在Android中所處的位置。

  

                                                                          

                                                                好吧誰不知道JNI應該在JAVA和Native的中間呢？

        JNI相對與native層來說是一個介面，java層的程式想訪問native層，必須通過JNI，反過來也一樣。下面我們來看幾個問題。

1，如何告訴VM（虛擬機器）java層需要調用native層的哪些libs？

        我們知道java程式是運行在VM上的，而Native層的libs則不然。所以為了讓java層能訪問native層的libs，必須得告訴VM要使用哪些native層的libs。下面看一段代碼

[java]
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1. public class MediaPlayer    
2.  {    
3.      ...    
4.      
5.      static {    
6.          System.loadLibrary("media_jni");    
7.          native_init();    
8.      }    
9.      
10.       ...    
11.      
12.      private native final void native_setup(Object mediaplayer_this);    
13.           
14.       ...    
15.   }  

可以看到上面的代碼中，在MediaPlayer類中有一段static塊包圍起來的代碼，其中System.loadLibrary("media_jni")就是告訴VM去載入libmedia_jni.so這個動態庫，那麼這個動態庫什麼時候被載入呢?因為static語句塊的原因，所以在MediaPlayer第一次執行個體化的時候就會被載入了。這段代碼中，我們還看到了一個函數native_init()，該函數被申明為native型，就是告訴VM該函數由native層來實現。

2，如何做到java層到native層的映射。

        事實上我想表達的意思是，如何完成java層的代碼到native層代碼的映射，例如上面的代碼中有一個native函數native_init()，那麼如何使這個函數映射到一個由C/C++（或者其他語言）實現的具體函數呢？PS：本菜鳥，表達能力欠缺，不知道大家有沒有看明白。

             當VM執行到System.loadLibrary()的時候就會去執行native libs中的JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)函數，因為JNI_OnLoad函數是從java層進入native層第一個調用的方法，所以可以在JNI_OnLoad函數中完成一些native層組件的初始化工作，同時更加重要的是，通常在JNI_jint
JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)函數中會註冊java層的native方法。下面看一段代碼：

[java]
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1. jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)  
2. {  
3.     JNIEnv* env = NULL;  
4.     jint result = -1;  
5.     //判斷一下JNI的版本   
6.     if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {  
7.         LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");  
8.         goto bail;  
9.     }  
10.     assert(env != NULL);  
11.   
12.     if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {  
13.         LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");  
14.         goto bail;  
15.     }  
16.   
17.     if (register_android_media_MediaRecorder(env) < 0) {  
18.         LOGE("ERROR: MediaRecorder native registration failed\n");  
19.         goto bail;  
20.     }  
21.   
22.     if (register<span style="font-size:16px;">_android_media_MediaScanner(env) < 0) {  
23.         LOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed\n");  
24.         goto bail;  
25.     }</span>  
26.   
27.     if (register_android_media_MediaMetadataRetriever(env) < 0) {  
28.         LOGE("ERROR: MediaMetadataRetriever native registration failed\n");  
29.         goto bail;  
30.     }  
31.   
32.     if (register_android_media_AmrInputStream(env) < 0) {  
33.         LOGE("ERROR: AmrInputStream native registration failed\n");  
34.         goto bail;  
35.     }  
36.   
37.     if (register_android_media_ResampleInputStream(env) < 0) {  
38.         LOGE("ERROR: ResampleInputStream native registration failed\n");  
39.         goto bail;  
40.     }  
41.   
42.     if (register_android_media_MediaProfiles(env) < 0) {  
43.         LOGE("ERROR: MediaProfiles native registration failed");  
44.         goto bail;  
45.     }  
46.   
47.     /* success -- return valid version number */  
48.     result = JNI_VERSION_1_4;  
49.   
50. bail:  
51.     return result;  
52. }  

上面這段代碼的JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)函數實現與libmedia_jni.so庫中。上面的代碼中調用了一些形如register_android_media_MediaPlayer(env)的函數，這些函數的作用是註冊native method。我們來看看函數register_android_media_MediaPlayer(env)的實現。

[java]
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1. // This function only registers the native methods  
2. static int register_android_media_MediaPlayer(JNIEnv *env)  
3. {  
4.     return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,  
5.                 "android/media/MediaPlayer", gMethods, NELEM(gMethods));  

[java]
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1. /* 
2.  * Register native methods using JNI. 
3.  */  
4. /*static*/ int AndroidRuntime::registerNativeMethods(JNIEnv* env,  
5.     const char* className, const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)  
6. {  
7.     return jniRegisterNativeMethods(env, className, gMethods, numMethods);  
8. }  

最終jniRegisterNativeMethods函數完成java標準的native函數的映射工作。下面我們來具體的看看上面這個函數中各個參數的意義。

a，JNIEnv* env，關於JNIEnv我在google上找到了這些資訊：

JNI defines two key data structures, "JavaVM" and "JNIEnv". Both of these are essentiallypointers to pointers to function tables. (In the C++ version, they're classes with apointer to a function table and a member function for each JNI function that indirects
throughthe table.) The JavaVM provides the "invocation interface" functions,which allow you to create and destroy a JavaVM. In theory you can have multiple JavaVMs per process,but Android only allows one.

The JNIEnv provides most of the JNI functions. Your native functions all receive a JNIEnv asthe first argument.

The JNIEnv is used for thread-local storage. For this reason, you cannot share a JNIEnv between threads.If a piece of code has no other way to get its JNIEnv, you should sharethe JavaVM, and useGetEnv to discover the thread's
JNIEnv. (Assuming it has one; see AttachCurrentThread below.)

這裡需要注意一點的是，JNIEnv是一個線程的局部變數，這以為這JNIEnv是存在與多線程環境下的，因為 VM 通常是多執行緒(Multi-threading)的執行環境。每一個執行緒在呼叫JNI_OnLoad()時,所傳遞進來的 JNIEnv 指標值都是不同的。為了配合這種多執行緒的環境,C/C++組件開發人員在撰寫本地函數時,可藉由 JNIEnv 指標值之不同而避免執行緒的資料衝突問題,才能確保所寫的本地函數能安全地在 Android 的多執行緒 VM 裡安全地執行。基於這個理由,當在
呼叫 C/C++ 組件的函數時,都會將 JNIEnv 指標值傳遞給它。

b，char* className，這個沒什麼好說的，java空間中類名，其中包含了包名。

c，JNINativeMethod* gMethods，傳遞進去的是一個JNINativeMethod類型的指標gMethods，gMethods指向一個JNINativeMethod數組，我們先看看JNINativeMethod這個結構體。

[java]
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1. typedef struct {  
2.  const char* name; /*Java 中函數的名字*/  
3.  const char* signature; /*描述了函數的參數和傳回值*/  
4.  void* fnPtr; /*函數指標,指向 C 函數*/  
5.  } JNINativeMethod;  

再來看看gMethods數組

[java]
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1. static JNINativeMethod gMethods[] = {  
2.     {"setDataSource",       "(Ljava/lang/String;)V",            (void *)android_media_MediaPlayer_setDataSource},  
3.     。。。  
4.     {"setAuxEffectSendLevel", "(F)V",                           (void *)android_media_MediaPlayer_setAuxEffectSendLevel},  
5.     {"attachAuxEffect",     "(I)V",                             (void *)android_media_MediaPlayer_attachAuxEffect},  
6.     {"getOrganDBIndex",     "(II)I",                            (void *)android_media_MediaPlayer_getOrganDBIndex},  
7. };  

d，int numMethods，不解釋。

這樣一來就完成了java native函數到到JNI層函數的映射。當然具體功能實現還是由JNI層函數來調用C/C++相應的功能函數

-------------------------------------------至此只講解了JNI大致流程，下次會具體講解一下JNI的細節，本菜鳥能力有限，blog中若有錯誤的地方還請給為指正，謝謝。