Android_JNI浅析(2)

        年过完了，在此给大家拜个晚年，祝大家在新的一年里找个好工作.....你们懂的。下面进入正题，继续耕耘本菜鸟的blog。

        上一篇blog我们讲到了JNINativeMethod结构体和AndroidRuntime::registerNativeMethods这个静态函数。我们在回顾以下JNINativeMethod结构体。

typedef struct { const char* name; /*Java 中函数的名字*/ const char* signature; /*描述了函数的参数和返回值*/ void* fnPtr; /*函数指针,指向 C 函数*/ } JNINativeMethod;

        当VM载入libxxx_jni.so这个库时，就会呼叫JNI_OnLoad()函数。在JNI_OnLoad()中注册本地函数，继续调用到AndroidRuntime::registerNativeMethods()，该函数向VM(即AndroidRuntime)注册gMethods[]数组中包含的本地函数了。AndroidRuntime::registerNativeMethods()起到了以下两个作用:

1，registerNativeMethods()函数使得java空间中的Native函数更加容易的找到对应的本地函数。（通过gMethods[]中的函数指针）

2，可以在执行期间进行本地函数的替换。因为gMethods[]数组是一个<java中函数名字，本地函数指针>的对应表，所以可以在程序的执行过程中，多次呼叫registerNativeMethods()函数来更换本地函数的指针，提高程序的弹性。

函数签名：

       在JNINativeMethod的结构体中，有一个描述函数的参数和返回值的签名字段，它是java中对应函数的签名信息，由参数类型和返回值类型共同组成。这个函数签名信息的作用是什么呢？

       由于java支持函数重载，也就是说，可以定义同名但不同参数的函数。然而仅仅根据函数名是没法找到具体函数的。为了解决这个问题，JNI技术中就将参数类型和返回值类型的组合作为一个函数的签名信息，有了签名信息和函数名，就能顺利的找到java中的函数了。

        JNI规范定义的函数签名信息格式如下：

        (参数1类型标示参数2类型标示......参数n类型标示)返回值类型标示

“()V”"(II)V"“(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String)V";

        实际上这些字符是与函数的参数类型一一对应的。
        “()” 中的字符表示参数,后面的则代表返回值。例如”()V” 就表示 void Func();
        “(II)V” 表示 void Func(int, int);

        值得注意的一点是，当参数类型是引用数据类型时，其格式是“L包名；”其中包名中的“.” 换成“/”，所以在上面的例子中(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V 表示 void Func(String,String)；

         如果 JAVA 函数位于一个嵌入类,则用$作为类名间的分隔符。

         例如 “(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z”

        具体的对应关系见下面两张图：

 

        数组则以”["开始,用两个字符表示

         以上都是基本数据类型，前面我们解决了JNI函数的注册问题，下面我们来考虑这样一个问题。在java中调用native函数传递的参数是java数据类型，那么这些参数类型到了JNI会变成什么呢? 下面我们引出了一个新的话题——数据类型转换。

数据类型转换：

       在java层调用native函数传递到JNI层的参数，JNI层会做一些特殊处理，我们知道java数据类型分为基本数据类型和引用数据类型两种，JNI层也是区别对待的。下表示出了java数据类型—>native类型的转换。

         其中在java数据类型中，除了java中基本数据类型和数组，Class，String，Throwable，其余所有的java对象的数据类型在JNI中用jobject表示。下面来看一段代码

    {"native_invoke",       "(Landroid/os/Parcel;Landroid/os/Parcel;)I",(void *)android_media_MediaPlayer_invoke},

//java层native_invoke函数有两个参数都是Parcelprivate native final int native_invoke(Parcel request, Parcel reply);//JNI层对应的函数android_media_MediaPlayer_invoke的最后两个参数与native_invoke的参数对应android_media_MediaPlayer_invoke(JNIEnv *env, jobject thiz,                                 jobject java_request, jobject java_reply)

        从上面的代码可以看出来，java中的数据类型Parcel在JNI层对应的数据类型为jobejct，在JNI层的对应函数中，我们看到相对java层的native函数来说，多了两个参数JNIEnv *env ，jobject thiz。其中JNIEnv的定义在前一篇blog我们已经介绍过了。第二个参数jobject代表了java层的MediaPlayer对象，它表示在哪个MediaPlayer对象上调用的native_invoke。如果java层是static函数，那么这个参数将是jclass，表示是在调用那个java Class的静态函数。

        还记得前面我们说过，java层和JNI层应该是可以互相交互，我们通过java层中的native函数可以进入到JNI层，那么JNI层的代码能不能操作java层中函数呢？当然可以，通过JNIEnv

JNIEnv再度解析

         先来看看两个函数原型

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

         结合前面的知识来看，JNIEnv是一个与线程相关的代表JNI环境的结构体。JNIEnv实际上提供了一些JNI系统函数。通过这些系统函数可以调用java层中的函数或者操作jobect。下面我看一段函数

class MyMediaScannerClient : public MediaScannerClient{public:    MyMediaScannerClient(JNIEnv *env, jobject client)        :   mEnv(env),            mClient(env->NewGlobalRef(client)),            mScanFileMethodID(0),            mHandleStringTagMethodID(0),            mSetMimeTypeMethodID(0)    {        jclass mediaScannerClientInterface = env->FindClass("android/media/MediaScannerClient");        if (mediaScannerClientInterface == NULL) {            fprintf(stderr, "android/media/MediaScannerClient not found\n");        }        else {            mScanFileMethodID = env->GetMethodID(mediaScannerClientInterface, "scanFile",                                                     "(Ljava/lang/String;JJ)V");            mHandleStringTagMethodID = env->GetMethodID(mediaScannerClientInterface, "handleStringTag",                                                     "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V");            mSetMimeTypeMethodID = env->GetMethodID(mediaScannerClientInterface, "setMimeType",                                                     "(Ljava/lang/String;)V");            mAddNoMediaFolderMethodID = env->GetMethodID(mediaScannerClientInterface, "addNoMediaFolder",                                                     "(Ljava/lang/String;)V");        }    }...// returns true if it succeeded, false if an exception occured in the Java code    virtual bool scanFile(const char* path, long long lastModified, long long fileSize)    {        jstring pathStr;        if ((pathStr = mEnv->NewStringUTF(path)) == NULL) return false;        mEnv->CallVoidMethod(mClient, mScanFileMethodID, pathStr, lastModified, fileSize);        mEnv->DeleteLocalRef(pathStr);        return (!mEnv->ExceptionCheck());    }

可以看到上面的代码中，先找到java层中MediaScannerClinet类在JNI层中对应的jclass实例(通过FindClass)。然后拿到MediaScannerclient类中所需要用到函数的函数函数id(通过GetMethodID)。接着通过JNIEnv调用CallXXXMethod函数并且把对应的jobject，jMethodID还有对应的参数传递进去，这样的通过CallXXXMethod就完成了JNI层向java层的调用。这里要注意一点的是这里JNI层中调用的方法实际上是java中对象的成员函数，如果要调用static函数可以使用CallStaticXXXMethod。这种机制有利于native层回调java代码完成相应操作。

               上面讲述了如下在JNI层中去调用java层的代码，那么理所当然的应该可以在JNI层中访问或者修改java层中某对象的成员变量的值。我们通过JNIEnv中的GetFieldID()函数来得到java中对象的某个域的id。看下面的具体代码

int register_android_backup_BackupHelperDispatcher(JNIEnv* env){    jclass clazz;    clazz = env->FindClass("java/io/FileDescriptor");    LOG_FATAL_IF(clazz == NULL, "Unable to find class java.io.FileDescriptor");    s_descriptorField = env->GetFieldID(clazz, "descriptor", "I");    LOG_FATAL_IF(s_descriptorField == NULL,            "Unable to find descriptor field in java.io.FileDescriptor");        clazz = env->FindClass("android/app/backup/BackupHelperDispatcher$Header");    LOG_FATAL_IF(clazz == NULL,            "Unable to find class android.app.backup.BackupHelperDispatcher.Header");    s_chunkSizeField = env->GetFieldID(clazz, "chunkSize", "I");    LOG_FATAL_IF(s_chunkSizeField == NULL,            "Unable to find chunkSize field in android.app.backup.BackupHelperDispatcher.Header");    s_keyPrefixField = env->GetFieldID(clazz, "keyPrefix", "Ljava/lang/String;");    LOG_FATAL_IF(s_keyPrefixField == NULL,            "Unable to find keyPrefix field in android.app.backup.BackupHelperDispatcher.Header");        return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/app/backup/BackupHelperDispatcher",            g_methods, NELEM(g_methods));}

获得jfieldID之后呢，我们就可以在JNI层之间来访问和操作java层的field的值了，方法如下

NativeType Get<type>Field（JNIEnv *env，jobject object，jfieldID fieldID）void Set<type>Field(JNIEnv *env,jobject object ,jfieldID fieldID,NativeType value)

注意这里的NativeType值得是jobject，jboolean等等。

        现在我们看到有了JNIEnv，我们可以很轻松的操作jobject所代表的java层中的实际的对象了。

jstring介绍

         之所以要把jstring单独拿出来说正是由于它的特殊性。java中String类型也是一个引用类型，但是JNI中并没有用jobject来与之对应，JNI中单独创建了一个jstring类型来表示java中的String类型。显然java中的String不能和C++中的String等同起来，那么怎么操作jstring呢？方法很多下面看几个简单的方法

1，调用JNIEnv的NewStringUTF将根据Native的一个UTF-8字符串得到一个jstring对象。只有这样才能让一个C++中String在JNI中使用。

2，调用JNIEnv的GetStringChars函数（将得到一个Unicode字符串）和GetStringUTFChars函数（将得到一个UTF-8字符串），他们可以将java String对象转换诚本地字符串。下面我们来看段事例代码。

virtual bool scanFile(const char* path, long long lastModified, long long fileSize)    {        jstring pathStr;        //将char*数组字符串转换诚jstring类型        if ((pathStr = mEnv->NewStringUTF(path)) == NULL) return false;        mEnv->CallVoidMethod(mClient, mScanFileMethodID, pathStr, lastModified, fileSize);        mEnv->DeleteLocalRef(pathStr);        return (!mEnv->ExceptionCheck());    }      ....      ....while (env->CallBooleanMethod(iter, hasNext)) {            jobject entry = env->CallObjectMethod(iter, next);            jstring key = (jstring) env->CallObjectMethod(entry, getKey);            jstring value = (jstring) env->CallObjectMethod(entry, getValue);            const char* keyStr = env->GetStringUTFChars(key, NULL);            ...            ...

GetStringUTFChars()函数将jstring类型转换成一个UTF-8本地字符串，另外如果代码中调用了上面的几个函数，则在做完相关工作后，要调用ReleaseStringChars函数或者ReleaseStringUTFChars函数来释放资源。看下面的代码

            ...            ...            jstring key = (jstring) env->CallObjectMethod(entry, getKey);            jstring value = (jstring) env->CallObjectMethod(entry, getValue);            const char* keyStr = env->GetStringUTFChars(key, NULL);            if (!keyStr) {  // Out of memory                jniThrowException(                        env, "java/lang/RuntimeException", "Out of memory");                return;            }            const char* valueStr = env->GetStringUTFChars(value, NULL);            if (!valueStr) {  // Out of memory                jniThrowException(                        env, "java/lang/RuntimeException", "Out of memory");                return;            }            headersVector.add(String8(keyStr), String8(valueStr));            env->DeleteLocalRef(entry);            env->ReleaseStringUTFChars(key, keyStr);            env->DeleteLocalRef(key);            ...            ...

可以看到GetStringUTFChars与下面的ReleaseStringUTFChars对应。

blog写完了，各位看官若发现任何问题还请不吝赐教，以免误导像我这样的菜鸟。