jni直接转byte_JNI再探之JNI 数据类型及Java与C++之间互调

JNI

什么是JNI

JNI，全称Java NativeInterface，是一种为Java编写本地方法和JVM嵌入本地应用程序标准的应用程序接口，它允许运行在JVM上的Java代码能够与C/C++实现的本地库进行交互。

JNI 数据类型

Java中有两种类型：基本数据类型(int、float、char等)和引用类型(类、对象、数组等)。 JNI定义了一个C/C++类型的集合，集合中每一个类型对应于Java中的每一个类型，其中，对于基本类型而言，JNI与Java之间的映射是一对一的，比如Java中的int类型直接对应于C/C++中的jint；而对引用类型的处理却是不同的，JNI把Java中的对象当作一个C指针传递到本地函数中，这个指针指向JVM中的内部数据结构，而内部数据结构在内存中的存储方式是不可见的，本地代码必须通过在JNIEnv中选择适当的JNI函数来操作JVM中的对象。比如，对于java.lang.String对应的JNI类型是jstring，但本地代码只能通过GetStringUTFChars这样的JNI函数来访问字符串的内容。

JNI映射表

| Java 类型 | JNI本地类型 |方法签名 | 描述 | | ------ |------|------|------| | boolean | jboolean | Z | unsigned 8 bits| | byte | jbyte | B |signed 8 bits| | char | jchar | C |unsigned 16 bits| | short | jshort | S | signed 16 bits | | int | jint | I | signed 32 bits | | long | jlong | J | signed 64 bits | | float | jfloat | F | 32bits | | double | jdouble | D | 64bits | | void | Void | V | - |

方法签名

由于Java支持方法重载，在JNI访问Java层方法时仅靠函数名是无法唯一确定一个方法，因此JNI提供了一套签名规则(如：Z、B、[Z等)，用一个字符串来唯一确定一个方法，其规则：(参数1类型签名参数2类型签名…)返回值类型签名，比如Java方法long getDeviceId(int n, String s, int[] arr)、long getDeviceId(int n)的类型签名分别为(ILjava/lang/String;[I)J、(I)J。 1. 基本类型： boolean ->Z，byte-> B，char -> C，short-> S，int->I，long->J，float-> F，double->D，void -> V； 2. 如果是类的类型：L+类全名，类名中的.用/代替，比如java.lang.String就是Ljava/lang/String； 3. 如果是数组类型：则在前面加上 然后加类型签名，几位数组就加几个，比如int[]->[I，boolean[][]->[[Z，java.lang.Class[] -> [Ljava/lang/Class； 可以通过javap -s来打印该方法的签名

Example： public static native String getName(); public static native int calculate(int a,int b);

通过Rebuild Project才会在app中的intermediates目录下javac/debug生成class文件，找到 类到地址 然后右键打开命令行

在命令行输入 javap -s JNIUtils.class 即可获取到2个方法到签名，我这里是JNIUtils获取的两个签名如下：

警告: 二进制文件JNIUtils包含com.example.nativejnidemo.JNIUtils Compiled from "JNIUtils.java" public class com.example.nativejnidemo.JNIUtils {public com.example.nativejnidemo.JNIUtils();descriptor: ()Vpublic static native java.lang.String getName(); //括号为空表示当前没有参数descriptor: ()Ljava/lang/String; //括号中有两个参数则表示为该类型的签名I I在返回该方法签名类型Ipublic static native int calculate(int, int);descriptor: (II)I

Android studio 3.0 打印日志

• 首先在app下的build.gradle中添加ldLibs("log")

// 指定ABI ndk {ldLibs("log")abiFilters 'x86', 'x86_64', 'armeabi-v7a','arm64-v8a' }

然后在cpp文件中添加

#include <android/log.h> #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "========= Info ========= ", __VA_ARGS__) #define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, "========= Error ========= ", __VA_ARGS__) #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "========= Debug ========= ", __VA_ARGS__) #define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN, "========= Warn ========= ", __VA_ARGS__) 最后调用 `LOGI("from c log");`

• 还有一种通过Cmake构建的ndk工程， 导入log库 在build.gradle中加入ldLibs "log"：

android {defaultConfig {ndk{ldLibs "log"}} }

JNI 函数解析

Java调用C/C++ 本地函数

/*** CPP 源文件，返回一个字符串* @param env* @return*/ Java_com_example_jnilearndemo_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnv *env,jobject /* this */) {std::string hello = "Hello from C++";return env->NewStringUTF(hello.c_str()); } /*** C 源文件，返回一个字符串* @param env* @return*/ Java_com_example_jnilearndemo_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnv *env,jobject /* this */) {std::string hello = "Hello from C++";return (*env)->NewStringUTF(env,hello.c_str()); }

当源文件为.cpp时，只需要传env ->就可以；而当源文件为.c时，就需要传入(*env)->。
上面两个函数作用都是当Java层调用本地方法时向Java层返回一个UTF-8格式的字符串。两个函数使用方法不同原因：主要是因为这两个函数是在不同的源文件中实现的。通过查看jni.h源码可知，当源文件为.cpp时，JNIEnv实际为结构体JNIEnv_，然后我们再查看JNIEnv_结构体的内容，找到NewStringUTF(constchar *utf)函数，它实际执行了functions->NewStringUTF(this,utf)函数，而这个函数默认传递了一个this参数，该this参数则指的是getStringFromC函数原型中JNIEnv指针变量参数。因此，使用C++开发JNI时就无需再传递JNIEnv指针变量且在使用JNIEnv_结构体的成员时，直接使用结构体变量指向成员即可。

#ifdef__cplusplus // 如果为C++，JNIEnv表示JNIEnv_ typedef JNIEnv_ JNIEnv; #else // 如果不为C++，JNIEnv表示JNINativeInterface_* typedef const struct JNINativeInterface_ * JNIEnv; #endif structJNIEnv_ {const struct JNINativeInterface_*functions; #ifdef__cplusplus …… jstringNewStringUTF(const char *utf) {returnfunctions->NewStringUTF(this,utf); } …… #endif

当源文件为.c时，JNIEnv实际表示的JNINativeInterface_*，JNIEnv*env即JNINativeInterface_**env，因此，我们在调用JNINativeInterface_结构体中的成员时需要使用一级指针来实现，即(*env)->成员。然后，再继续查看JNINativeInterface_源码，NewStringUTF函数需要传入一个JNIEnv结构体类型指针变量，该指针变量指向JNINativeInterface_结构体存储的地址，因此，还需要将变量env赋值给NewStringUTF即可。

structJNINativeInterface_ {jstring (JNICALL *NewStringUTF) (JNIEnv*env, const char *utf); }

C/C++ 访问Java层属性及方法

C/C++层访问Java层对象的实例变量与实例方法

首先获取构造方法，再通过构造方法获取类对象，根据类对象调用实例方法；构造方法通过进行标识，传递参数为空，返回值也为空。

//C++调用java的实例方法与实例变量 extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_jnilearndemo_JNIUtils_callInstanceMethod(JNIEnv *env, jobject instance, jint i) {jclass cls_jniutils = env->FindClass("com/example/jnilearndemo/JNIUtils");if(cls_jniutils==NULL){return;}jmethodID method_instance = env->GetMethodID(cls_jniutils,"method","(Ljava/lang/String;)V");if(method_instance==NULL){return;}//首先获取构造方法，再通过构造方法获取类对象，根据类对象调用实例方法；构造方法通过<init>进行标识，传递参数为空，返回值也为空jmethodID method_construct = env->GetMethodID(cls_jniutils,"<init>","()V");if(method_construct==NULL){return;}//创建相应的对象，最后参数为空，不需要传递参数jobject jnutils = env->NewObject(cls_jniutils,method_construct,NULL);if(jnutils==NULL){return;}jstring msg = env->NewStringUTF("call instance method");//调用Java中的实例变量jfieldID filed_instance = env->GetFieldID(cls_jniutils,"address","Ljava/lang/String;");if(filed_instance==NULL){return;}jstring address = env->NewStringUTF("suzhou");//设置实例变量，需要传递对象env -> SetObjectField(jnutils,filed_instance,address);env -> CallVoidMethod(jnutils,method_instance,msg);env->DeleteLocalRef(msg);env->DeleteLocalRef(cls_jniutils);env->DeleteLocalRef(jnutils);env->DeleteLocalRef(address); } public class JNIUtils {static {//加载动态库System.loadLibrary("JNILearning");}public static String name = "ztz";public String address = "hangzhou";public static native int calculate(int a,int b);public static native void callInstance(int i);public native void callInstanceMethod(int i);public static void LogMessage(String msg){Log.i("C++调用java中的static方法", "LogMessage: "+msg);}public static void staticMethod(String msg){LogMessage(msg);LogMessage(name);}public void method(String msg){LogMessage(msg);LogMessage(address);} }

C/C++层访问Java类的静态属性

在.cpp格式的源码文件中： Java 代码

public class JNIUtils {static {//加载动态库System.loadLibrary("JNILearning");}public static String name = "ztz";public static native int calculate(int a,int b);public static native void callInstance(int i);public static void LogMessage(String msg){Log.i("C++调用java中的static方法", "LogMessage: "+msg);}public static void staticMethod(String msg){LogMessage(msg);LogMessage(name);} }

JNI C++层代码

extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_jnilearndemo_JNIUtils_callInstance(JNIEnv *env, jclass type, jint i) {// TODO 当源文件为.cpp时，只需要传env ->就可以；而当源文件为.c时，就需要传入(*env)->//查找类jclass cls_jniutils = env -> FindClass("com/example/jnilearndemo/JNIUtils");//判断是否找到，没找到返回if(cls_jniutils==NULL){return;}//修改java中的静态变量jfieldID field_name = env->GetStaticFieldID(cls_jniutils,"name","Ljava/lang/String;"); //这里要进行空安全检查，JNI与Java处理异常机制不一样，Java遇到异常如果没有捕获，程序就立即停止运行，而JNI遇到异常，程序会继续执行下去， 这样针对后面的操作非常危险，所以要return跳过后面代码执行。if(field_name==NULL){return;}jstring new_name = env->NewStringUTF("yif"); //对成员变量进行重新设置env->SetStaticObjectField(cls_jniutils,field_name, new_name);//调用之前methodId所对应的的静态方法env ->CallStaticVoidMethod(cls_jniutils,method_static,data);//最后释放之前创建的对象,这里为局部引用env ->DeleteLocalRef(cls_jniutils);env->DeleteLocalRef(new_name); }

NewStringUTF函数： 通过调用NewStringUTF函数，会构建一个新的java.lang.String字符串对象。这个新创建的字符串会自动转换成Java支持的Unicode编码。如果JVM不能为构造java.lang.String分配足够的内存，NewStringUTF会抛出一个OutOfMemoryError异常，并返回NULL。在这个例子中我们不必检查它的返回值，如果NewStringUTF创建java.lang.String失败，OutOfMemoryError这个异常会被在调用JNI层方法的Java类方法中抛出，比如这里的JNIUtils类。如果NewStringUTF创建java.lang.String成功，则返回一个JNI引用，这个引用指向新创建的java.lang.String对象。

C/C++层访问Java类的静态方法

在.c格式的源文件中的操作： Java代码

public class JNIUtils {static {System.loadLibrary("HelloJNI");}public static void LogMessage(String msg){Log.i("C++调用java中的static方法", "LogMessage: "+msg);}public static void staticMethod(String msg){LogMessage(msg);}public static native void callInstance(int i); }

C++层代码

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_nativejnidemo_JNIUtils_callInstance__I(JNIEnv *env, jclass type, jint i) {// TODO 当源文件为.cpp时，只需要传env ->就可以；而当源文件为.c时，就需要传入(*env)->//查找类jclass cls_hello = (*env)->FindClass(env,"com/example/jnilearndemo/JNIUtils");//判断是否找到，没找到返回if(cls_hello==NULL){return;}//然后在查找该类下的方法,参数env，查找的类，查找的方法，方法对应的签名jmethodID method_static = (*env)->GetStaticMethodID(env,cls_hello,"staticMethod","(Ljava/lang/String;)V");if(method_static==NULL){return;}//传递参数为String，所以要创建String对象jstring data = (*env) -> NewStringUTF(env,"call static method");if(data==NULL){return;}//调用之前methodId所对应的的静态方法(*env) ->CallStaticVoidMethod(env,cls_hello,method_static,data);//最后释放之前创建的对象,这里为局部引用(*env)->DeleteLocalRef(env,cls_hello);(*env)->DeleteLocalRef(env,data); }

在.cpp格式的源文件中的操作：

extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_jnilearndemo_JNIUtils_callInstance(JNIEnv *env, jclass type, jint i) {// TODO 当源文件为.cpp时，只需要传env ->就可以；而当源文件为.c时，就需要传入(*env)->//查找类jclass cls_jniutils = env -> FindClass("com/example/jnilearndemo/JNIUtils");//判断是否找到，没找到返回if(cls_jniutils==NULL){return;}//然后在查找该类下的方法,参数查找的类，查找的方法，方法对应的签名jmethodID method_static = env ->GetStaticMethodID(cls_jniutils,"staticMethod","(Ljava/lang/String;)V");if(method_static==NULL){return;}//传递参数为String，所以要创建String对象jstring data = env->NewStringUTF("call static method");if(data==NULL){return;}//调用之前methodId所对应的的静态方法env ->CallStaticVoidMethod(cls_jniutils,method_static,data);//最后释放之前创建的对象,这里为局部引用env ->DeleteLocalRef(cls_jniutils);env->DeleteLocalRef(data); }

总结

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