JNI编程系列之高级篇

在本篇中，将会涉及关于JNI编程更深入的话题，包括：在native方法中访问Java类的域和方法，将Java中自定义的类作为参数和返回值传递等等。了解这些内容，将会对JNI编程有更深入的理解，写出的程序也更清晰，易用性更好。

1. 在一般的Java类中定义native方法

在前两篇的例子中，都是将native方法放在main方法的Java类中，实际上，完全可以在任何类中定义native方法。这样，对于外部来说，这个类和其他的Java类没有任何区别。

2. 访问Java类的域和方法

native方法虽然是native的，但毕竟是方法，那么就应该同其他方法一样，能够访问类的私有域和方法。实际上，JNI的确可以做到这一点，我们通过几个例子来说明，

public class ClassA {

    String str_ = "abcde";

    int number_;

    public native void nativeMethod();

    private void javaMethod() {

System.out.println("call java method succeeded");

    }

    static {

System.loadLibrary("ClassA");

    }

}

在这个例子中，我们在一个没有main方法的Java类中定义了native方法。我们将演示如何在nativeMethod()中访问域str_，number_和方法javaMethod()，nativeMethod()的C++实现如下，

JNIEXPORT void JNICALL Java_testclass_ClassCallDLL_nativeMethod(JNIEnv *env, jobject obj) {

    // access field

    jclass cls = env->GetObjectClass(obj);

    jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "str_", "Ljava/lang/String;");

    jstring jstr = (jstring)env->GetObjectField(obj, fid);

    const char *str = env->GetStringUTFChars(jstr, false);

    if(std::string(str) == "abcde")

        std::cout << "access field succeeded" << std::endl;

    jint i = 2468;

    fid = env->GetFieldID(cls, "number_", "I");

    env->SetIntField(obj, fid, i);

    // access method

    jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "javaMethod", "()V");

    env->CallVoidMethod(obj, mid);

}

上面的代码中，通过如下两行代码获得str_的值，
jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "str_", "Ljava/lang/String;");
jstring jstr = (jstring)env->GetObjectField(obj, fid);

第一行代码获得str_的id，在GetFieldID函数的调用中需要指定str_的类型，第二行代码通过str_的id获得它的值，当然我们读到的是一个jstring类型，不能直接显示，需要转化为char*类型。

接下来我们看如何给Java类的域赋值，看下面两行代码，
fid = env->GetFieldID(cls, "number_", "I");
env->SetIntField(obj, fid, i);

第一行代码同前面一样，获得number_的id，第二行我们通过SetIntField函数将i的值赋给number_，其他类似的函数可以参考JDK的文档。

访问javaMethod()的过程同访问域类似，
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "javaMethod", "()V");
env->CallVoidMethod(obj, mid);

需要强调的是，在GetMethodID中，我们需要指定javaMethod方法的类型，域的类型很容易理解，方法的类型如何定义呢，在上面的例子中，我们用的是()V，V表示返回值为空，()表示参数为空。如果是更复杂的函数类型如何表示？看一个例子，
long f (int n, String s, int[] arr);
这个函数的类型符号是(ILjava/lang/String;[I)J，I表示int类型，Ljava/lang/String;表示String类型，[I表示int数组，J表示long。这些都可以在文档中查到。

3. 在native方法中使用用户定义的类

JNI不仅能使用Java的基础类型，还能使用用户定义的类，这样灵活性就大多了。大体上使用自定义的类和使用Java的基础类(比如String)没有太大的区别，关键的一点是，如果要使用自定义类，首先要能访问类的构造函数，看下面这一段代码，我们在native方法中使用了自定义的Java类ClassB，

jclass cls = env->FindClass("Ltestclass/ClassB;");

jmethodID id = env->GetMethodID(cls, "<init>", "(D)V");

jdouble dd = 0.033;

jvalue args[1];

args[0].d = dd;

jobject obj = env->NewObjectA(cls, id, args);

首先要创建一个自定义类的引用，通过FindClass函数来完成，参数同前面介绍的创建String对象的引用类似，只不过类名称变成自定义类的名称。然后通过GetMethodID函数获得这个类的构造函数，注意这里方法的名称是"<init>"，它表示这是一个构造函数。

jobject obj = env->NewObjectA(cls, id, args);
生成了一个ClassB的对象，args是ClassB的构造函数的参数，它是一个jvalue*类型。

通过以上介绍的三部分内容，native方法已经看起来完全像Java自己的方法了，至少主要功能上齐备了，只是实现上稍麻烦。而了解了这些，JNI编程的水平也更上一层楼。下面要讨论的话题也是一个重要内容，至少如果没有它，我们的程序只能停留在演示阶段，不具有实用价值。

4. 异常处理

在C++和Java的编程中，异常处理都是一个重要的内容。但是在JNI中，麻烦就来了，native方法是通过C++实现的，如果在native方法中发生了异常，如何传导到Java呢？

JNI提供了实现这种功能的机制。我们可以通过下面这段代码抛出一个Java可以接收的异常，

jclass errCls;

env->ExceptionDescribe();

env->ExceptionClear();

errCls = env->FindClass("java/lang/IllegalArgumentException");

env->ThrowNew(errCls, "thrown from C++ code");

如果要抛出其他类型的异常，替换掉FindClass的参数即可。这样，在Java中就可以接收到native方法中抛出的异常。

至此，JNI编程系列的内容就完全结束了，这些内容都是本人的原创，通过查阅文档和网上的各种文章总结出来的，相信除了JDK的文档外，没有比这更全面的讲述JNI编程的文章了。当然，限于篇幅，有些地方不可能讲的很细。限于水平，也可能有一些错误。文中所用的代码，都亲自编译执行过。希望这些内容能为需要的朋友提供帮助，毕竟，分享是一种美德。