Android JNI开发入门篇/提高篇/进阶篇 （三篇合一）

转自：http://www.android123.com.cn/androidkaifa/679.html

入门：

昨天我们大概讲了下Android NDK的开发概况和常见的技巧，很多网友感到表示十分感兴趣发来了邮件希望继续，今天Android123还是从头还是谈论下Java的调用C++的JNI，以便大家开发出一些功能较强大些的Android应用，如果有疑问可以仍然来函至[e-mail]

  1. 有关JNI的类型方法表示，很多网友不明白，下面Android开发网就，基本上C层面的类型均是j+java过去的类型，比如字符串在JNI的c层面为jstring而Java为String，对于布尔类型boolean则为jboolean对应Java中的boolean。

  2. 有关Java类的表示在JNI中对应关系如下

  long cwjInfo (int nAge, String sName, int[] arrSalary);  

  我们可以表示为  "(ILjava/lang/String;[I)J"    我们去除双引号，第一个(表示一个参数类型，接下来的I表示第一个参数为int整形，L代表是一个类class，这里为java/lang/String这个类，接下来是[代表是一个数组，后面的I代表一个整形的数组，而)后面的J代表返回类型，在JNI中J代表long长整形，相关的对应关系如下:

V void
Z boolean
B byte
C char
S short
I int
J long
F float
D double
L fully qualified class
[  array type[]
( arg-types

 3. Java层传入的String不能在JNI中直接转化为jstring，因为Java的内部编码为unicode，中英文的字符都是每个占两个字节，而jni中我们需要使用utf-8来表示，utf-8比较特殊中英文是不等长的，比如英文等符号的ascii占用一个字节，而中文则为三个字节，同时仍然以\n结尾，所以下面这种错误的方法为

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Cwj_ShowLog(JNIEnv *env, jobject obj, jstring log)
{
  printf("%s", log); //这样做是错误的，printf不能直接处理Java传来的类型。

  //dosomething 返回jstring等等。
}

而正确的转换unicode到utf-8方法为使用GetStringUTFChars这个函数:

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Cwj_ShowLog(JNIEnv *env, jobject obj, jstring log)
{

  const jbyte *strDest;
  strDest = (*env)->GetStringUTFChars(env, log, NULL);
  if (strDest == NULL)
  {
    return NULL; //这里注意可能因为内存不足，需要抛出OutOfMemoryError异常，所以先返回空，有关JNI的异常处理Android开发网将在下面的文章中详细讲解
  }

  printf("%s", strDest);  //现在strDest可以用printf显示了

  (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, prompt, strDest); //strDest用完了要释放内存

   接下来我们还需要返回一个jstring类型的，我们可以让用户自己输入，比如

   char szBuf[255];   //分配一个缓冲区
   scanf("%s", szBuf); //接收用户输入
return (*env)->NewStringUTF(env, szBuf); //返回一个utf-8的即jstring的字符串
}

4. 在JNI中获取字符串的长度不能简单的使用strlen这样的函数，对于不同的处理我们可以通过 GetStringLength获取一个Java的unicode类型(wchar_t* )的字符串长度，或者GetStringUTFLength获取jni中的utf-8类型(char*)字符串长度。

5. 最后今天Android123给网友一个分辨处理jni还是java类型的技巧，有关jni相关的字符或字符串处理均带有utf关键字，

   比如处理java的unicode类型的有:

  GetStringChars/ReleaseStringChars GetStringLength NewString GetStringRegion

  而对应jni的utf8类型的有:

  GetStringUTFChars/ReleaseStringUTFChars  GetStringUTFLength NewStringUTF GetStringUTFRegion

  有关Android的NDK JNI开发相关内容我们将在下周继续讲解。 

提高：

有关JNI的开发技术，我们继续围绕Android平台进行，JNI可以支持C或C++，从目前为止我们写过的JNI代码均为C实现的，即文件名为.C而C++的和这些有什么不同呢? Android平台上的JNI一般使用C还是C++编写呢?

   Android平台在中间层和大部分的类库的底层使用了C++的开发方式，后缀为.cpp，比如Android Framework、OpenCore、Webkit、SQLite等等。使用C++好处就是可以使用很多库但目前Android不支持STL，我们知道C表示字符串都是字符数组，但C++可以使用类似string这样的类型表示。

  1. 代码上编写C和C++有啥区别

  这里Android123就以将Java的unicode字符串转为jni中的utf8，然后再返回一个jstring类型为例子，可以看到jni和java之间字符串的转换方法。

  C的实现:

  JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Android123_CwjC (JNIEnv *env, jobject obj, jstring string)
{
   const char *strUTF = (*env)->GetStringUTFChars(env, string, 0);
   char szBuffer[255];
   strcpy(szBuffer, strUTF);
  (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, string, strUTF);
  return (*env)->NewStringUTF(env, szBuffer);
}

 C++的实现:

 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Android123_CwjCpp (JNIEnv *env, jobject obj, jstring string)
{
  const char *strUTF = env->GetStringUTFChars(string, 0);
  char szBuffer[255];
  strcpy(szBuffer, strUTF);
 env->ReleaseStringUTFChars(string, strUTF);
 return env->NewStringUTF(szBuffer);
}

  我们加粗了主要区别的关键字，可以看到C++的代码更简练。

  2. JNI操作数组代码

  JNI中处理数组通用对象为jobjectArray 当然常规的类型比如整形为jintArray，布尔型为jbooleanArray,但没有出现jstringArray这样的类型，有关字符数组的处理我们将在下次的Android JNI开发进阶篇 详细说明 。处理数组时我们需要考虑数组的长度不能为0才能继续操作，不然就会有访问越界等问题，在JNI中提供了通用类型的GetArrayLength函数。我们从Java传入一个以整形数组，在JNI中将每个元素相加为例返回一个整形告诉Java运算的结果。

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Android123_CwjTest (JNIEnv *env, jobject obj, jintArray array)
{
  int sum = 0;
  jsize length = (*env)->GetArrayLength(env, array);  //获取数组长度

  if(length==0)   //防止异常发生，如果是空的需要返回了
     return 0;
  
  jint *pointer = (*env)->GetIntArrayElements(env, array, 0); //获取数组指针
  for (int i=0; i<length; i++)
  {
     sum += pointer[i]; //相加每个数组元素
  }
  (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, array, pointer, 0); //释放内存，这个不能忘了
  return sum;
 }

  如何在JNI中构造一个数组呢?  Android开发网给大家一个简单的示例，返回一个整形数组:

JNIEXPORT jobjectArray JNICALL
Java_Android123_CwjTest2(JNIEnv *env, jclass clazz)
{
 jobjectArray result; //定义返回对象
  
 jclass intArrayClazz = (*env)->FindClass(env, "[I"); //查找整形数组
 if (intArrayClazz == NULL)
 {
  return NULL;
 }
 result = (*env)->NewObjectArray(env, size, intArrayClazz, NULL); //构造一个新的数组对象
 if (result == NULL)
 {
  return NULL; 
 }

 for (int i = 0; i < 10 ; i++)  //循环10次
 {
  jint szBuffer[256];
  int j;
  
  jintArray newIntArray = (*env)->NewIntArray(env, 10); //构造10个整形数组
  if (newIntArray == NULL)
  {
   return NULL; 
  }
  for (j = 0; j < 10 ; j++) //10个
  {
   szBuffer[j] = i + j;
  }
  (*env)->SetIntArrayRegion(env, newIntArray, 0, 10, szBuffer); //设置长度为10个
  (*env)->SetObjectArrayElement(env, result, i, newIntArray);
  (*env)->DeleteLocalRef(env, newIntArray);
 }
 return result;
}

  3.  JNI中有关异常的处理

   JNI中抛出异常没有try...catch这样的，而是直接抛出错误

   方法1:  使用ThrowNew，比如IOException类发生了FileNotFound

   (*env)->ThrowNew(env,(*env)->FindClass("java/io/IOException"),"CWJLog Error, IOException");

   方法2:  使用Throw，自己构造

  jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "java/io/IOException");
  jmethodID methodId = (*env)->GetMethodID(env, clazz, "<init>", "()V");
  jthrowable throwable = (*env)->NewObject(env, clazz, methodId);

 (*env)->Throw(env, throwable);

  有关JNI的异常，要说的还有很多，Android123将在下次详细说明这些。

进阶：

 今天Android123主要讲解下昨天需要详细说明有关Java JNI相关的异常处理、线程安全问题，在JNI中产生的异常主要是内存不足OutOfMemoryError、数组越界ArrayIndexOutOfBoundsException、数组赋值类型错误ArrayStoreException以及指针越界等问题。简单的我们昨天在Android JNI开发提高篇中已经讲到。

   除了Throw或ThrowNew来抛出异常外，还提供了5个函数来处理，分别为jthrowable ExceptionOccurred(JNIEnv *env);、void ExceptionDescribe(JNIEnv *env);、void ExceptionClear(JNIEnv *env);  、 jboolean (JNIEnv *env) 和void FatalError(JNIEnv *env, const char *msg);

   1. ExceptionCheck 用于检测如果一个异常已经抛出，则该方法将会返回JNI_TRUE就是typedef定义为1的布尔值。

   2. ExceptionOccurred 获取正在抛出一个异常的本地引用，Native或Java层必须处理该异常，并返回一个jthrowable对象。

   3. ExceptionDescribe主要用于打印出异常的错误描述。

   4. ExceptionClear清除刚刚抛出的异常。

   5. FatalError 的作用比较特殊，产生一个致命性的错误，Android123提示这样会导致JVM将关闭，就是程序停止运行了，所以使用时要谨慎。

  我们以C++的代码做个例子，简单的说明下他们的使用方法 

  env->FindClass("Android123CWJ"); //假设这个类本身不存在
  if(env->ExceptionCheck())
  {
     env->ExceptionDescribe();
     env->ExceptionClear();
  }

 这样JVM因为查找Android123CWJ类不存在，导致了一个NoClassDefFoundError的异常。

  在JNI中处理资源同步问题，JNI提供了一组函数分别为jint MonitorEnter(JNIEnv *env, jobject obj); 和 jint MonitorExit(JNIEnv *env, jobject obj); 方法，类似一个简单的同步锁，在Java中我们这样写

   synchronized (obj) {
  //dosomething
}

在JNI中，我们使用这组函数这样写

(*env)->MonitorEnter(obj);
   //dosomething
(*env)->MonitorExit(obj); 

   明天Android开发网继续讲解JNI相关的内容，详细说明下JNI中Java类的构造，查找以及方法和字段的访问等知识，希望有空的网友先了解下Java的反射以及动态代理相关知识这样可以更好的理解我们的最后一节 Android JNI开发高级篇有关的内容。