Android 源码中的 JNI，到底是如何使用的？

Linux下 JNI的运用

学习 Android 其间触及对 JNI 的运用；JNI的运用关于 Android 来说又是十分的重要和关键。那么到底 Java 到底是怎么调用 C/C++ 的，

下面是十分简单的计算器源码，只是用来熟悉JNI的基本语法，其间我自己碰到过的一个问题

便是LoadLibrary()调用之后，程序直接溃散，最开始以为是模拟器是x86的形式，而编译的so文件是arm的形式，可是将模拟器改成arm之后还是溃散，最终无奈在自己手机上测验也是如此，一打开就直接溃散，在网上能找到的各种办法都试了，最终发现是so命名的问题

咱们经常会写如下的代码输出日志：

Log.d(TAG,”Debug Log”);

咱们就以Log体系为例来学习JNI。

咱们先看一下Log类的内容，在android源码的\frameworks\base\core\java\android\Log.java文件中

/**
   * Send a {@link #DEBUG} log message.
   * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies
   *     the class or activity where the log call occurs.
   * @param msg The message you would like logged.
   */
  public static int d(String tag, String msg) {
    return println_native(LOG_ID_MAIN, DEBUG, tag, msg);
}


  /** @hide */ public static final int LOG_ID_MAIN = 0;
  /** @hide */ public static final int LOG_ID_RADIO = 1;
  /** @hide */ public static final int LOG_ID_EVENTS = 2;
  /** @hide */ public static final int LOG_ID_SYSTEM = 3;

  /** @hide */ public static native int println_native(int bufID,
      int priority, String tag, String msg);

能够看到所有的Log的办法都调用了native 的println_native办法，在android源码中的\frameworks\base\core\jni\android_until_Log.cpp文件中完成：

/*
 * In class android.util.Log:
 *  public static native int println_native(int buffer, int priority, String tag, String msg)
 */
/*
*JNI办法增加了JNIEnv和jobject两参数，其他的参数和返回值只是将Java层参数映**射成JNI的数据类型，然后经过调用本地库和JNIEnv提供的JNI函数处理数据，最终返给java层
*/
static jint android_util_Log_println_native(JNIEnv* env, jobject clazz,
    jint bufID, jint priority, jstring tagObj, jstring msgObj)
{
  const char* tag = NULL;
  const char* msg = NULL;

  if (msgObj == NULL) {  //异常处理
    jclass npeClazz;

    npeClazz = env->FindClass("java/lang/NullPointerException");
    assert(npeClazz != NULL);
    //抛出异常
    env->ThrowNew(npeClazz, "println needs a message");
    return -1;
   }

  if (bufID < 0 || bufID >= LOG_ID_MAX) {
    jclass npeClazz;

    npeClazz = env->FindClass("java/lang/NullPointerException");
    assert(npeClazz != NULL);

    env->ThrowNew(npeClazz, "bad bufID");
    return -1;
   }

  if (tagObj != NULL)
    tag = env->GetStringUTFChars(tagObj, NULL);
  msg = env->GetStringUTFChars(msgObj, NULL);
    //向内核写入日志
  int res = __android_log_buf_write(bufID, (android_LogPriority)priority, tag, msg);

  if (tag != NULL)
    env->ReleaseStringUTFChars(tagObj, tag);
  env->ReleaseStringUTFChars(msgObj, msg);

  return res;
}

至此，JNI层现已完成了在java层声明的Native层办法，可是这两个又是怎么联系到一同的呢？咱们再看android_util_Log.cpp的源码

/*
 * JNI registration.
 */
static JNINativeMethod gMethods[] = {
  /* name, signature, funcPtr */
   { "isLoggable",   "(Ljava/lang/String;I)Z", (void*) android_util_Log_isLoggable },
   {"println_native","(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I",(void*)android_util_Log_println_native },
};

在\dalvik\libnativehelper\include\nativehelper\Jni.h文件中有JNINativeMethod 的界说：

typedef struct {
  const char* name;    //java层声明的native函数的函数名
  const char* signature;  //Java函数的签名
  void*    fnPtr;    //函数指针，指向JNI层的完成办法
} JNINativeMethod;

咱们能够看到printIn_native的对应联系:

{"println_native","(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I",(void*)android_util_Log_println_native }

Java层声明的函数名是print_native

Java层声明的native函数的签名为(IILjava/lang/String;Ljava/lang/String;)I

JNI办法完成办法的指针为(void*)android_util_Log_println_native

咱们知道了java层和JNI层的映射联系，可是怎么把这种联系告知Dalvik虚拟机呢？，咱们继续看android_util_Log.cpp的源码

int register_android_util_Log(JNIEnv* env)
{
  jclass clazz = env->FindClass("android/util/Log");

  if (clazz == NULL) {
    LOGE("Can't find android/util/Log");
    return -1;
   }
  
  levels.verbose = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "VERBOSE", "I"));
  levels.debug = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "DEBUG", "I"));
  levels.info = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "INFO", "I"));
  levels.warn = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "WARN", "I"));
  levels.error = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "ERROR", "I"));
  levels.assert = env->GetStaticIntField(clazz, env->GetStaticFieldID(clazz, "ASSERT", "I"));
        
  return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/util/Log", gMethods, NELEM(gMethods));
}

}; // namespace android

这个函数的最终调用了AndroidRuntime::registerNativeMethods函数

能够在\frameworks\base\core\jni\AndroidRuntime.cpp 中找到registerNativeMethods的完成

/*
 * Register native methods using JNI.
 */
/*static*/ int AndroidRuntime::registerNativeMethods(JNIEnv* env,
  const char* className, const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
{
  return jniRegisterNativeMethods(env, className, gMethods, numMethods);
}

他的内部完成只是调用了jniRegisterNativeMethods ()。

在\dalvik\libnativehelper\JNIHelp.c中jniRegisterNativeMethods函数的完成

/*
 * Register native JNI-callable methods.
 *
 * "className" looks like "java/lang/String".
 */
int jniRegisterNativeMethods(JNIEnv* env, const char* className,
  const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
{
  jclass clazz;

  LOGV("Registering %s natives\n", className);
  clazz = (*env)->FindClass(env, className);
  if (clazz == NULL) {
    LOGE("Native registration unable to find class '%s'\n", className);
    return -1;
   }

  int result = 0;
  if ((*env)->RegisterNatives(env, clazz, gMethods, numMethods) < 0) {
    LOGE("RegisterNatives failed for '%s'\n", className);
    result = -1;
   }

   (*env)->DeleteLocalRef(env, clazz);
  return result;
}

这儿是调用了JNIEnv的RegisterNatives函数，能够阅读函数的注释，注册一个类的Native办法。现已告知了虚拟机java层和native层的映射联系。

/*
 * Register one or more native functions in one class.
 *
 * This can be called multiple times on the same method, allowing the
 * caller to redefine the method implementation at will.
 */
static jint RegisterNatives(JNIEnv* env, jclass jclazz,
  const JNINativeMethod* methods, jint nMethods)
{
  JNI_ENTER();

  ClassObject* clazz = (ClassObject*) dvmDecodeIndirectRef(env, jclazz);
  jint retval = JNI_OK;
  int i;

  if (gDvm.verboseJni) {
    LOGI("[Registering JNI native methods for class %s]\n",
      clazz->descriptor);
   }

  for (i = 0; i < nMethods; i++) {
    if (!dvmRegisterJNIMethod(clazz, methods[i].name,
        methods[i].signature, methods[i].fnPtr))
     {
      retval = JNI_ERR;
     }
   }

  JNI_EXIT();
  return retval;
}

其作用是向clazz参数指定的类注册本地办法，这样，虚拟机就能得到Java层和JNI层之间的对应联系，就能够完成java和native层代码的交互了。咱们注意到在Log体系的实例中，JNI层完成办法和注册办法中都运用了JNIEnv这个指针，经过它调用JNI函数，拜访Dalvik虚拟机，进而操作Java对象

咱们能够在\Dalvik\libnativehelper\include\nativehelper\jni.h中找到JNIEnv的界说：

struct _JNIEnv;
struct _JavaVM;
typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv;
#if defined(__cplusplus)  //界说了C++
typedef _JNIEnv JNIEnv;  //C++中的JNIEnv的类型
typedef _JavaVM JavaVM;
#else
typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;
typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;
#endif

这儿只是用关键字typedef关键字做了类型界说，那么_JNIEnv和JNINativeInterface的界说

/*
 * C++ object wrapper.
 *
 * This is usually overlaid on a C struct whose first element is a
 * JNINativeInterface*.  We rely somewhat on compiler behavior.
 */
struct _JNIEnv {
  /* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */
  const struct JNINativeInterface* functions;

#if defined(__cplusplus)

  jint GetVersion()
   { return functions->GetVersion(this); }

  jclass DefineClass(const char *name, jobject loader, const jbyte* buf,
    jsize bufLen)
   { return functions->DefineClass(this, name, loader, buf, bufLen); }

  jclass FindClass(const char* name)
   { return functions->FindClass(this, name); }

  jmethodID FromReflectedMethod(jobject method)
   { return functions->FromReflectedMethod(this, method); }

 ………..

_JNIEnv只是对const struct JNINativeInterface类型的封装，并间接调用const struct JNINativeInterface上界说的办法

/*
 * Table of interface function pointers.
 */
struct JNINativeInterface {
……
 jclass    (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);
 jboolean   (*IsSameObject)(JNIEnv*, jobject, jobject);
……
};

这儿才真实触及JNI函数的调用，也只是一个接口

可是咱们能够得出如下定论：

C++中： JNIEnv便是struct _JNIEnv。JNIEnv *env 等价于 struct _JNIEnv env ，在调用JNI函数的时候，只需要env->FindClass(JNIEnv,const char )，就会间接调用JNINativeInterface结构体里面界说的函数指针，而无需首先对env解引用。

C中： JNIEnv便是const struct JNINativeInterface *。JNIEnv env 等价于const struct JNINativeInterface ** env，因而要得到JNINativeInterface结构体里面的函数指针就必须先对env解引用得到( env)，得到const struct JNINativeInterface *，才是真实指向JNINativeInterface结构体的指针，然后再经过它调用具体的JNI函数，因而需要这样调用：

(env)->FindClass(JNIEnv,const char*)。

尾述

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Android 源码中的 JNI，到底是如何使用的？

Linux下 JNI的运用

咱们经常会写如下的代码输出日志：

可是咱们能够得出如下定论：

尾述

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