JNI技术

目标:认识JNI(Java Native Interface)技术，了解Java调用本地C/C++库的简单原理以及一些基本的知识点

一、简介

JNI是Java Native Interface的缩写，通过使用 Java本地接口书写程序，可以确保代码在不同的平台上方便移植。从Java1.1开始，JNI标准成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。

本地代码与 Java 虚拟机之间是通过 JNI 函数实现相互操作的。JNI 函数通过接口指针来获得，本地方法将 JNI 接口指针当作参数来接受。虚拟机保证在从相同的 Java 线程中对本地方法进行多次调用时，传递给本地方法的接口指针是相同的，本地方法被不同的 Java 线程调用时，它接受不同的 JNI接口指针。

使用JNI和算法进行交互，主要是为了提高算法的性能，最大化的利用机器硬件资源

二、JNI技术原理

（1）提供一种Java字节码调用C/C++的解决方案，JNI描述的是一种技术。

native代码想要访问 java虚拟机需要调用JNI方法，而获取JNI方法则通过 JNI interface Pointer。它实际指向的就是一个都是指针的数组，每个指针指向的都是一个接口函数，接口函数可以使用C/C++等实现

优势：

JNI 命名和native code书写分开，避免硬编码

JNI interface Pointer 只在当前线程有效，即native 方法不能在线程之间传递（不同线程的指针可能不一样），VM保证同一个线程中调用多次JNI interface Pointer是同一个

（2）JNI方法注册：

静态注册：可参考JNI调用C/C++接口示例

当Java层调用navtie函数时，会在JNI库中根据函数名查找对应的JNI函数。如果没找到，会报错。如果找到了，则会在native函数与JNI函数之间建立关联关系，其实就是保存JNI函数的函数指针。下次再调用native函数，就可以直接使用这个函数指针。

JNI函数名格式：

Java_ + 包名（com_example_auto_jnitest）+ 类名(MainActivity) + 函数名(stringFromJNI)

静态方法的缺点：

要求JNI函数的名字必须遵循JNI规范的命名格式；

名字冗长，容易出错；

初次调用会根据函数名去搜索JNI中对应的函数，会影响执行效率；

需要编译所有声明了native函数的Java类，每个所生成的class文件都要用javah工具生成一个头文件

动态注册：

通过提供一个函数映射表，注册给JVM虚拟机，这样JVM就可以用函数映射表来调用相应的函数，就不必通过函数名来查找需要调用的函数。

Java与JNI通过JNINativeMethod的结构来建立函数映射表，它在jni.h头文件中定义，其结构内容如下：

typedef struct {
    const char* name;
    const char* signature;
    void*       fnPtr;
} JNINativeMethod;

创建映射表后，调用RegisterNatives函数将映射表注册给JVM;

当Java层通过System.loadLibrary加载JNI库时，会在库中查JNI_OnLoad函数。可将JNI_OnLoad视为JNI库的入口函数，需要在这里完成所有函数映射和动态注册工作，及其他一些初始化工作。

优点：

函数名简单

初次调用相比于静态注册性能好

(3)JNI数据类型转换与方法签名

基础数据类型转换：

引用数据类型转换：

除了Class、String、Throwable和基本数据类型的数组外，其余所有Java对象的数据类型在JNI中都用jobject表示。Java中的String也是引用类型，但是由于使用频率较高，所以在JNI中单独创建了一个jstring类型。

引用类型不能直接在 Native 层使用，需要根据 JNI 函数进行类型的转化后才能使用;多维数组（含二维数组）都是引用类型，需要使用 jobjectArray 类型存取其值；

例如，二维整型数组就是指向一维数组的数组，其声明使用方式如下：

//获得一维数组的类引用，即jintArray类型  
jclass intArrayClass = env->FindClass("[I");   
//构造一个指向jintArray类一维数组的对象数组，该对象数组初始大小为length，类型为 jsize
jobjectArray obejctIntArray  =  env->NewObjectArray(length ,intArrayClass , NULL);

JNI方法签名

格式为：(形参参数类型列表)返回值。

由于Java支持函数重载，因此仅仅根据函数名是没法找到对应的JNI函数。为了解决这个问题，JNI将参数类型和返回值类型作为函数的签名信息。

例如：

JNI常用的数据类型及对应字符