转自：http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/7371692
1 简述
JNI是Java Native Interface的缩写，中文为JAVA本地调用。从Java1.1开始，Java Native Interface(JNI)标准成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI一开始是为了本地已编译语言，尤其是C和C++而设计的，但是它并不妨碍你使用其他语言，只要调用约定受支持就可以了。
由于Android的应用层的类都是以Java写的，这些Java类编译为Dex型式的字节码之后，必须依靠Dalvik虚拟机来运行，在Android中Dalvik虚拟机扮演很重要的角色.而Android中间件是由C/C++写的，这些C/C+＋写的组件并不是在Dalvik虚拟机上运行的。那么应用层上的Java代码又是如何与C/C＋＋写的组件之间又是如何沟通的？
2 载入.so文件
System.loadLibrary(*.so文件);
在java代码中，可以通过loadLibrary要求VM装载so文件，java代码一般如下形式：
1 public class jnitest { 2 static { 3 System.loadLibrary("jnitest"); 4 } 5 //... 6 }
上述代码运行时将会在/system/lib/目录下查找libjnitest.so文件，将载入VM,这样，java代码和C组件之间就构成了联系，接下来就可以通过一些方法可以相互调用了.
3 JNI_OnLoad与JNI_OnUnload
在Android中，当程序在java层运行System.loadLibrary("jnitest");这行代码后，程序会去载入libjnitest.so文件，与此同时，产生一个"Load"事件，这个事件触发后，程序默认会在载入的.so文件的函数列表中查找JNI_OnLoad函数并执行，与"Load"事件相对，当载入的.so文件被卸载时，“Unload”事件被触发，此时，程序默认会去在载入的.so文件的函数列表中查找JNI_OnUnload函数并执行，然后卸载.so文件。需要注意的是，JNI_OnLoad与JNI_OnUnload这两个函数在.so组件中并不是强制要求的，用户也可以不去实现，java代码一样可以调用到C组件中的函数，在接下来的章节中会讲到这点.
之所以在C组件中去实现这两个函数（特别是JNI_OnLoad函数），往往是做一个初始化工作或“善后”工作。可以这样认为，将JNI_ONLoad看成是.so组件的初始化函数，当其第一次被装载时被执行（window下的dll文件也可类似的机制，在_DLL_Main()函数中，通过一个swith case语句来识别当前是载入还是卸载）。将JNI_OnUnload函数看成是析构函数，当其被卸载时被调用。
由此看来，就不难明白为什么很多jni C组件中会实现JNI_OnLoad这个函数了。 一般情况下，在C组件中的JNI_OnLoad函数用来实现给VM注册接口，以方便VM可以快速的找到Java代码需要调用的C函数。（此外，JNI_OnLoad函数还有另外一个功能，那就是告诉VM此C组件使用那一个JNI版本，如果未实现JNI_OnLoad函数，则默认是JNI 1.1版本）。
4 显式注册native方法
4.1 显式注册的作用:
应用层的Java类别通过VM而调用到native函数。一般是通过VM去寻找*.so里的native函数。如果需要连续呼叫很多次，每次都需要寻找一遍，会多花许多时间。此时，C组件开发者可以将本地函数向VM进行注册,以便能加快后续调用native函数的效率.可以这么想象一下，假设VM内部一个native函数链表，初始时是空的，在未显式注册之前此native函数链表是空的，每次java调用native函数之前会首先在此链表中查找需要查找需要调用的native函数，如果找到就直接使用，如果未找到，得再通过载入的.so文件中的函数列表中去查找，且每次java调用native函数都是进行这样的流程，因此，效率就自然会下降，为了克服这样现象，我们可以通过在.so文件载入初始化时，即JNI_OnLoad函数中，先行将native函数注册到VM的native函数链表中去，这样一来，后续每次java调用native函数时都会在VM中的native函数链表中找到对应的函数，从而加快速度.
注：在Android 源码开发环境下，大多采用显式注册native方法.
4.2 在Android源码开发模式下有两种方法可以实现显示注册native方法:
方法一: 使用JNIHelp.h头文件中定义的jniRegisterNativeMethods来实现.
如~/WORKING_DIRECTORY/frameworks/base/services/jni/com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp：
注:此文件同级目录中的其它cpp文件大多采用此种方法进行native方法显式注册.
1 static JNINativeMethod sMethods[] = { 2 /* name, signature, funcPtr */ 3 {"class_init_native", "()V", (void *)android_location_GpsLocationProvider_class_init_native}, 4 {"native_is_supported", "()Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_is_supported}, 5 {"native_init", "()Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_init}, 6 {"native_cleanup", "()V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_cleanup}, 7 {"native_set_position_mode", "(IIIII)Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_set_position_mode}, 8 {"native_start", "()Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_start}, 9 {"native_stop", "()Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_stop}, 10 {"native_delete_aiding_data", "(I)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_delete_aiding_data}, 11 {"native_read_sv_status", "([I[F[F[F[I)I", (void*)android_location_GpsLocationProvider_read_sv_status}, 12 {"native_read_nmea", "([BI)I", (void*)android_location_GpsLocationProvider_read_nmea}, 13 {"native_inject_time", "(JJI)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_inject_time}, 14 {"native_inject_location", "(DDF)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_inject_location}, 15 {"native_supports_xtra", "()Z", (void*)android_location_GpsLocationProvider_supports_xtra}, 16 {"native_inject_xtra_data", "([BI)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_inject_xtra_data}, 17 {"native_agps_data_conn_open", "(Ljava/lang/String;)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_agps_data_conn_open}, 18 {"native_agps_data_conn_closed", "()V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_agps_data_conn_closed}, 19 {"native_agps_data_conn_failed", "()V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_agps_data_conn_failed}, 20 {"native_agps_set_id","(ILjava/lang/String;)V",(void*)android_location_GpsLocationProvider_agps_set_id}, 21 {"native_agps_set_ref_location_cellid","(IIIII)V",(void*)android_location_GpsLocationProvider_agps_set_reference_location_cellid}, 22 {"native_set_agps_server", "(ILjava/lang/String;I)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_set_agps_server}, 23 {"native_send_ni_response", "(II)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_send_ni_response}, 24 {"native_agps_ni_message", "([BI)V", (void *)android_location_GpsLocationProvider_agps_send_ni_message}, 25 {"native_get_internal_state", "()Ljava/lang/String;", (void*)android_location_GpsLocationProvider_get_internal_state}, 26 {"native_update_network_state", "(ZIZZLjava/lang/String;Ljava/lang/String;)V", (void*)android_location_GpsLocationProvider_update_network_state }, 27 }; 28 29 int register_android_server_location_GpsLocationProvider(JNIEnv* env) 30 { 31 return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/location/GpsLocationProvider", sMethods, NELEM(sMethods)); 32 }
其中jniRegisterNativeMethods和NELEM都是在头文件JNIHelp.h定义的，得:
1 #include "JNIHelp.h"
在Android.mk文件中得加上:
1 LOCAL_SHARED_LIBRARIES +=libnativehelper
方法二:使用AndroidRuntime::registerNativeMethods
如~/WORKING_DIRECTORY/frameworks/base/media/jni/android_media_MediaPlayer.cpp：
注：当前目录下其它cpp文件大多采用此种方法进行显式native注册.
1 static JNINativeMethod gMethods[] = { 2 {"setDataSource", "(Ljava/lang/String;)V", (void *)android_media_MediaPlayer_setDataSource}, 3 4 { 5 "_setDataSource", 6 "(Ljava/lang/String;[Ljava/lang/String;[Ljava/lang/String;)V", 7 (void *)android_media_MediaPlayer_setDataSourceAndHeaders 8 }, 9 10 {"setDataSource", "(Ljava/io/FileDescriptor;JJ)V", (void *)android_media_MediaPlayer_setDataSourceFD}, 11 {"_setVideoSurface", "(Landroid/view/Surface;)V", (void *)android_media_MediaPlayer_setVideoSurface}, 12 {"prepare", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_prepare}, 13 {"prepareAsync", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_prepareAsync}, 14 {"_start", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_start}, 15 {"_stop", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_stop}, 16 {"getVideoWidth", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getVideoWidth}, 17 {"getVideoHeight", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getVideoHeight}, 18 {"seekTo", "(I)V", (void *)android_media_MediaPlayer_seekTo}, 19 //... 20 } 21 // This function only registers the native methods 22 static int register_android_media_MediaPlayer(JNIEnv *env) 23 { 24 return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, 25 "android/media/MediaPlayer", gMethods, NELEM(gMethods)); 26 }
其中AndroidRuntime::registerNativeMethods是在头文件android_runtime/AndroidRuntime.h中定义，使用时得:
1 #include "android_runtime/AndroidRuntime.h"
且得在Android.mk文件中加上:
LOCAL_SHARED_LIBRARIES +=
libandroid_runtime
有关函数命名，请参考博客内另一篇文章：Android下如何通过JNI方法向上提供接口总结。
注：以上两种显式注册native方法都只是适用于Android源码开发环境下，至于在Android NDK环境下如何显式注册native方法，暂时还没有研究过，且此两种方法目前NDK还不支持,NDK开发模式下一般采用隐式注册native函数，即接下来要讲的内容.
5 隐式注册native方法
前面第3节已经讲到，JNI_OnLoad和JNI_OnUnload函数并不是强制要求实现的，在这种情况下，就相当于在载入.so文件时，没有了初始化函数，既然没有了初始化函数，那显式注册native方法也行不通了。那这个时候又该如何让应用层的java代码调用下层的C函数呢?
幸运地是，即使我们不使用任何代码做native函数显式注册，应用层的java代码在调用native函数时，也会采用默认的方法到转入的.so文件中的函数列表中查找对应的native 函数，只不过，这个native函数与java类型中声明的native函数的名字之前有一种默认的对应关系。如:
java类的native成员函数:public native int socket_send(int cmdid,String argus);默认会在.so文件中的函数列表中查找jint JNICALL Java_com_hase_bclm_bclm_socket_1send(JNIEnv *env, jobject obj, jint cmdid, jstring argus);函数，一旦找到此对应的函数，VM就会将此native函数自动注册到VM内部的native函数链表中，以便加快后续相同jni调用.
可接下来的问题是，作为码农的我们，又是如何知道java native成员函数对应着C组件中的native 函数的名字呢?简单地函数名字也许我们能搞定，复杂一点的就要傻眼了。同样幸运地是，JDK提供了一个javah工具，可以用这个工具来自动通过.class文件来生成C组件的头文件.
比如你用java写了一个xxx.java文件，里边的java类型里面声明了一些native成员函数，此xxx.java文件编译后会生成xxx.class文件，那么就在你生成的xxx.class包所在目录输入命令行:
$javah -jni com.packagename.yourclassname
就会在当前目录下生成一个头文件。
比如：
javah -jni com.test.example
则在当前目录下生成 com_test_example.h头文件.
当前目录下的com结构为:com/test/example.class
再将此头文件拷贝到你的C组件工程内，实现其中声明的native函数即可.
之前在显式注册native函数的相关章节中已经说明，显式注册是将native函数添加到VM内部的native函数链表中，以加快后续jni调用的效率，其实在隐性native 注册时，每一次执行某个jni调用时，VM在.so函数列表中找到对应的native函数后，同样也会将其注册到VM内部的native函数链表中，由此看到，隐式native注册的方法除了第一次执某个jni调用时会稍微速度慢点外，后续同样的调用就会直接在VM内部的native函数链表中找到对应的native函数，这样看来，显式与隐式注册native方法，其实效率相差无几.
本地代码中使用Java对象
通过使用合适的JNI函数，你可以创建Java对象，get、set 静态(static)和 实例（instance）的域，调用静态(static)和实例（instance）函数。JNI通过ID识别域和方法，一个域或方法的ID是任何处理域和方法的函数的必须参数。
下表列出了用以得到静态(static)和实例（instance）的域与方法的JNI函数。每个函数接受（作为参数）域或方法的类，它们的名称，符号和它们对应返回的jfieldID或jmethodID。
| 函数 | 描述 |
| GetFieldID | 得到一个实例的域的ID |
| GetStaticFieldID | 得到一个静态的域的ID |
| GetMethodID | 得到一个实例的方法的ID |
| GetStaticMethodID | 得到一个静态方法的ID |
构造一个Java对象的实例
1 jclass cls = (*env)->FindClass(env, "Lpackagename/classname;"); //创建一个class的引用 2 jmethodID id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "", "(D)V"); //注意这里方法的名称是""，它表示这是一个构造函数，而且构造参数是double型的 3 jobject obj = (*env)->NewObjectA(env, cls, id, args); //获得一实例，args是构造函数的参数，它是一个jvalue*类型。
首先是获得一个Java类的class引用 (*env)->FindClass(env, "Lpackagename/classname;"); 请注意参数：Lpackagename/classname; ，L代表这是在描述一个对象类型，packagename/classname是该对象耳朵class路径，请注意一定要以分号（；）结束！
然后是获取函数的id，jmethodID id = env->GetMethodID(cls, "", "(D)V"); 第一个是刚刚获得的class引用，第二个是方法的名称，最后一个就是方法的签名了
还是不懂？我曾经如此，请接着看...
难理解的函数签名
JNINativeMethod的定义如下：
1 typedef struct { 2 const char* name; 3 const char* signature; 4 void* fnPtr; 5 } JNINativeMethod;
第一个变量name是Java中函数的名字。
第二个变量signature，用字符串是描述了函数的参数和返回值
第三个变量fnPtr是函数指针，指向C函数。
其中比较难以理解的是第二个参数，例如
"()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);
那其他情况呢？请查看下表：
|
类型
|
符号 |
| boolean | Z |
| byte | B |
| char | C |
| short | S |
| int | I |
| long | L |
| float | F |
| double | D |
| void | V |
| object对象 | LClassName; L类名; |
| Arrays |
[array-type [数组类型
|
| methods方法 | (argument-types)return-type (参数类型)返回类型 |
稍稍补充一下：
1、方法参数或者返回值为java中的对象时，签名中必须以“L”加上其路径，不过此路径必须以“/”分开，自定义的对象也使用本规则
比如说 java.lang.String为“java/lang/String”，com.nedu.jni.helloword.Student为"Lcom /nedu/jni/helloword/Student;"
2、方法参数或者返回值为数组类型时，请前加上[
例如[I表示 int[],[[[D表示 double[][][]，即几维数组就加几个[
在本地方法中调用Java对象的方法
1、获取你需要访问的Java对象的类：
1 jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, obj); // 使用GetObjectClass方法获取obj对应的jclass。 2 jclass cls = (*env)->FindClass(“android/util/log”) // 直接搜索类名，需要是static修饰的类。
2、获取MethodID：
jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "callback", "(I)V"); //GetStaticMethodID(…)，获取静态方法的ID使用GetMethdoID方法获取你要使用的方法的MethdoID其参数的意义：
env-->JNIEnv
cls-->第一步获取的jclass
"callback"-->要调用的方法名
"(I)V"-->方法的Signature, 签名同前面的JNI规则。
3、调用方法：
(*env)->CallVoidMethod(env, obj, mid, depth);// CallStaticIntMethod(….) ， 调用静态方法
使用CallVoidMethod方法调用方法。参数的意义：
env-->JNIEnv
obj-->通过本地方法穿过来的jobject
mid-->要调用的MethodID（即第二步获得的MethodID）
depth-->方法需要的参数（对应方法的需求，添加相应的参数）
注：这里使用的是CallVoidMethod方法调用，因为没有返回值，如果有返回值的话使用对应的方法，在后面会提到。
CallVoidMethod CallStaticVoidMethod
CallIntMethod CallStaticVoidMethod
CallBooleanMethod CallStaticVoidMethod
CallByteMethod CallStaticVoidMethod现在稍稍明白文章开始构造Java对象那个实例了吧？让我们继续深入一下：
Jni操作Java的String对象
从java程序中传过去的String对象在本地方法中对应的是jstring类型，jstring类型和c中的char*不同，所以如果你直接当做char*使用的话，就会出错。因此在使用之前需要将jstring转换成为c/c++中的char*，这里使用JNIEnv提供的方法转换。
const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, jstr, 0); (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstr, str);
这里使用GetStringUTFChars方法将传进来的prompt（jstring类型）转换成为UTF－8的格式，就能够在本地方法中使用了。
注意：在使用完你所转换之后的对象之后，需要显示调用ReleaseStringUTFChars方法，让JVM释放转换成UTF-8的string的对象的空间，如果不显示的调用的话，JVM中会一直保存该对象，不会被垃圾回收器回收，因此就会导致内存溢出。
下面是Jni访问String对象的一些方法：
- GetStringUTFChars 将jstring转换成为UTF-8格式的char*
- GetStringChars 将jstring转换成为Unicode格式的char*
- ReleaseStringUTFChars 释放指向UTF-8格式的char*的指针
- ReleaseStringChars 释放指向Unicode格式的char*的指针
- NewStringUTF 创建一个UTF-8格式的String对象
- NewString 创建一个Unicode格式的String对象
- GetStringUTFLength 获取UTF-8格式的char*的长度
- GetStringLength 获取Unicode格式的char*的长度
下面提供两个String对象和char*互转的方法：
1 /* c/c++ string turn to java jstring */ 2 jstring charToJstring(JNIEnv* env, const char* pat) 3 { 4 jclass strClass = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String"); 5 jmethodID ctorID = (*env)->GetMethodID(env, strClass, "", "([BLjava/lang/String;)V"); 6 jbyteArray bytes = (*env)->NewByteArray(env, strlen(pat)); 7 (*env)->SetByteArrayRegion(env, bytes, 0, strlen(pat), (jbyte*)pat); 8 jstring encoding = (*env)->NewStringUTF(env, "UTF-8"); 9 return (jstring)(*env)->NewObject(env, strClass, ctorID, bytes, encoding); 10 } 11 12 /* java jstring turn to c/c++ char* */ 13 char* jstringToChar(JNIEnv* env, jstring jstr) 14 { 15 char* pStr = NULL; 16 jclass jstrObj = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String"); 17 jstring encode = (*env)->NewStringUTF(env, "utf-8"); 18 jmethodID methodId = (*env)->GetMethodID(env, jstrObj, "getBytes", "(Ljava/lang/String;)[B"); 19 jbyteArray byteArray = (jbyteArray)(*env)->CallObjectMethod(env, jstr, methodId, encode); 20 jsize strLen = (*env)->GetArrayLength(env, byteArray); 21 jbyte *jBuf = (*env)->GetByteArrayElements(env, byteArray, JNI_FALSE); 22 if (jBuf > 0) 23 { 24 pStr = (char*)malloc(strLen + 1); 25 if (!pStr) 26 { 27 return NULL; 28 } 29 memcpy(pStr, jBuf, strLen); 30 pStr[strLen] = 0; 31 } 32 env->ReleaseByteArrayElements(byteArray, jBuf, 0); 33 return pStr; 34 }