android JNI相关的代码

朱雀 2022-07-12 06:52 166阅读 0赞

> 引言：分析Android源码6.0的过程，一定离不开Java与C/C++代码直接的来回跳转，那么就很有必要掌握JNI，这是链接Java层和Native层的桥梁，本文涉及相关源码：

frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp
    
    libcore/luni/src/main/java/java/lang/System.java
    libcore/luni/src/main/java/java/lang/Runtime.java
    libnativehelper/JNIHelp.cpp
    libnativehelper/include/nativehelper/jni.h
    
    frameworks/base/core/java/android/os/MessageQueue.java
    frameworks/base/core/jni/android_os_MessageQueue.cpp
    
    frameworks/base/core/java/android/os/Binder.java
    frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp
    
    frameworks/base/media/java/android/media/MediaPlayer.java
    frameworks/base/media/jni/android_media_MediaPlayer.cpp

## 一、JNI概述 ##

JNI（Java Native Interface，Java本地接口），用于打通Java层与Native(C/C++)层。这不是Android系统所独有的，而是Java所有。众所周知，Java语言是跨平台的语言，而这跨平台的背后都是依靠Java虚拟机，虚拟机采用C/C++编写，适配各个系统，通过JNI为上层Java提供各种服务，保证跨平台性。

相信不少经常使用Java的程序员，享受着其跨平台性，可能全然不知JNI的存在。在Android平台，让JNI大放异彩，为更多的程序员所熟知，往往为了提供效率或者其他功能需求，就需要NDK开发。上一篇文章[Linux系统调用(syscall)原理][Linux_syscall]，介绍了打通android上层与底层kernel的枢纽syscall，那么本文的目的则是介绍打通android上层中Java层与Native的纽带JNI。

## 二、JNI查找方式 ##

Android系统在启动启动过程中，先启动Kernel创建init进程，紧接着由init进程fork第一个横穿Java和C/C++的进程，即Zygote进程。Zygote启动过程中会`AndroidRuntime.cpp`中的`startVm`创建虚拟机，VM创建完成后，紧接着调用`startReg`完成虚拟机中的JNI方法注册。

### 2.1 startReg ###

\[–>AndroidRuntime.cpp\]

int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv* env)
    {
        //设置线程创建方法为javaCreateThreadEtc
        androidSetCreateThreadFunc((android_create_thread_fn) javaCreateThreadEtc);
    
        env->PushLocalFrame(200);
        //进程NI方法的注册
        if (register_jni_procs(gRegJNI, NELEM(gRegJNI), env) < 0) {
            env->PopLocalFrame(NULL);
            return -1;
        }
        env->PopLocalFrame(NULL);
        return 0;
    }

static int register_jni_procs(const RegJNIRec array[], size_t count, JNIEnv* env) {
        for (size_t i = 0; i < count; i++) {
            if (array[i].mProc(env) < 0) {
                return -1;
            }
        }
        return 0;
    }

`gRegJNI`数组，有100多个成员变量，定义在`AndroidRuntime.cpp`：

static const RegJNIRec gRegJNI[] = {
        REG_JNI(register_android_os_MessageQueue),
        REG_JNI(register_android_os_Binder),
        ...
    };

该数组的每个成员都代表一个类文件的jni映射，其中REG\_JNI是一个宏定义，在[Zygote][]中介绍过，该宏的作用就是调用相应的方法。

### 2.2 如何查找native方法 ###

当大家在看framework层代码时，经常会看到native方法，这是往往需要查看所对应的C++方法在哪个文件，对应哪个方法？下面从一个实例出发带大家如何查看java层方法所对应的native方法位置。

#### 2.2.1 实例(一) ####

当分析Android消息机制源码，遇到`MessageQueue.java`中有多个native方法，比如：

private native void nativePollOnce(long ptr, int timeoutMillis);

步骤1：  
`MessageQueue.java`的全限定名为android.os.MessageQueue.java，方法名：android.os.MessageQueue.nativePollOnce()，而相对应的native层方法名只是将点号替换为下划线，可得`android_os_MessageQueue_nativePollOnce()`。  
Tips： nativePollOnce ==> android\_os\_MessageQueue\_nativePollOnce()

步骤2：  
有了native方法，那么接下来需要知道该native方法所在那个文件。前面已经介绍过Android系统启动时就已经注册了大量的JNI方法，见AndroidRuntime.cpp的`gRegJNI`数组。这些注册方法命令方式：

register_[包名]_[类名]

那么MessageQueue.java所定义的jni注册方法名应该是`register_android_os_MessageQueue`，的确存在于gRegJNI数组，说明这次JNI注册过程是有开机过程完成的。 该方法在`AndroidRuntime.cpp`申明为extern方法：

extern int register_android_os_MessageQueue(JNIEnv* env);

这些extern方法绝大多数位于`/framework/base/core/jni/`目录，大多数情况下native文件命名方式：

[包名]_[类名].cpp
    [包名]_[类名].h

Tips： MessageQueue.java ==> android\_os\_MessageQueue.cpp

打开`android_os_MessageQueue.cpp`文件，搜索android\_os\_MessageQueue\_nativePollOnce方法，这便找到了目标方法：

static void android_os_MessageQueue_nativePollOnce(JNIEnv* env, jobject obj, jlong ptr, jint timeoutMillis) {
        NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast<NativeMessageQueue*>(ptr);
        nativeMessageQueue->pollOnce(env, obj, timeoutMillis);
    }

到这里完成了一次从Java层方法搜索到所对应的C++方法的过程。

#### 2.2.2 实例(二) ####

对于native文件命名方式，有时并非`[包名]_[类名].cpp`，比如Binder.java

Binder.java所对应的native文件：android\_util\_Binder.cpp

public static final native int getCallingPid();

根据实例(一)方式，找到getCallingPid ==> android\_os\_Binder\_getCallingPid()，并且在AndroidRuntime.cpp中的gRegJNI数组中找到`register_android_os_Binder`。

按实例(一)方式则native文名应该为android\_os\_Binder.cpp，可是在`/framework/base/core/jni/`目录下找不到该文件，这是例外的情况。其实真正的文件名为`android_util_Binder.cpp`，这就是例外，这一点有些费劲，不明白为何google要如此打破规律的命名。

static jint android_os_Binder_getCallingPid(JNIEnv* env, jobject clazz)
    {
        return IPCThreadState::self()->getCallingPid();
    }

有人可能好奇，既然如何遇到打破常规的文件命令，怎么办？这个并不难，首先，可以尝试在`/framework/base/core/jni/`中搜索，对于binder.java，可以直接搜索binder关键字，其他也类似。如果这里也找不到，可以通过grep全局搜索`android_os_Binder_getCallingPid`这个方法在哪个文件。

#### 2.2.3 实例(三) ####

前面两种都是在Android系统启动之初，便已经注册过JNI所对应的方法。 那么如果程序自己定义的jni方法，该如何查看jni方法所在位置呢？下面以MediaPlayer.java为例，其包名为android.media：

public class MediaPlayer{
        static {
            System.loadLibrary("media_jni");
            native_init();
        }
    
        private static native final void native_init();
        ...
    }

通过static静态代码块中System.loadLibrary方法来加载动态库，库名为`media_jni`, Android平台则会自动扩展成所对应的`libmedia_jni.so`库。 接着通过关键字`native`加在native\_init方法之前，便可以在java层直接使用native层方法。

接下来便要查看`libmedia_jni.so`库定义所在文件，一般都是通过`Android.mk`文件定义LOCAL\_MODULE:= libmedia\_jni，可以采用[grep][]或者[mgrep][]来搜索包含libmedia\_jni字段的Android.mk所在路径。

搜索可知，libmedia\_jni.so位于/frameworks/base/media/jni/Android.mk。用前面实例(一)中的知识来查看相应的文件和方法名分别为：

android_media_MediaPlayer.cpp
    android_media_MediaPlayer_native_init()

再然后，你会发现果然在该Android.mk所在目录`/frameworks/base/media/jni/`中找到android\_media\_MediaPlayer.cpp文件，并在文件中存在相应的方法：

static void
    android_media_MediaPlayer_native_init(JNIEnv *env)
    {
        jclass clazz;
        clazz = env->FindClass("android/media/MediaPlayer");
        fields.context = env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext", "J");
        ...
    }

Tips：MediaPlayer.java中的native\_init方法所对应的native方法位于`/frameworks/base/media/jni/`目录下的`android_media_MediaPlayer.cpp`文件中的`android_media_MediaPlayer_native_init`方法。

### 2.3 小结 ###

JNI作为连接Java世界和C/C++世界的桥梁，很有必要掌握。看完本文，至少能掌握在分析Android源码过程中如何查找native方法。首先要明白native方法名和文件名的命名规律，其次要懂得该如何去搜索代码。 JNI方式注册无非是Android系统启动过程中Zygote注册以及通过System.loadLibrary方式注册，对于系统启动过程注册的，可以通过查询`AndroidRuntime.cpp`中的`gRegJNI`是否存在对应的register方法，如果不存在，则大多数情况下是通过LoadLibrary方式来注册。

## 三、 JNI原理分析 ##

再进一步来分析，Java层与native层方法是如何注册并映射的，继续以MediaPlayer为例。

在文件MediaPlayer.java中调用`System.loadLibrary("media_jni")`把libmedia\_jni.so动态库加载到内存。接下来，以loadLibrary为起点展开JNI注册流程的过程分析。

### 3.1 loadLibrary ###

\[System.java\]

public static void loadLibrary(String libName) {
        //接下来调用Runtime方法
        Runtime.getRuntime().loadLibrary(libName, VMStack.getCallingClassLoader());
    }

\[Runtime.java\]

void loadLibrary(String libraryName, ClassLoader loader) {
        //loader不会空，则进入该分支
        if (loader != null) {
            //查找库所在路径
            String filename = loader.findLibrary(libraryName);
            if (filename == null) {
                throw new UnsatisfiedLinkError(loader + " couldn't find \"" +
                                               System.mapLibraryName(libraryName) + "\"");
            }
            //加载库
            String error = doLoad(filename, loader);
            if (error != null) {
                throw new UnsatisfiedLinkError(error);
            }
            return;
        }
    
        //loader为空，则会进入该分支
        String filename = System.mapLibraryName(libraryName);
        List<String> candidates = new ArrayList<String>();
        String lastError = null;
        for (String directory : mLibPaths) {
            String candidate = directory + filename;
            candidates.add(candidate);
            if (IoUtils.canOpenReadOnly(candidate)) {
                 //加载库
                String error = doLoad(candidate, loader);
                if (error == null) {
                    return;//加载成功
                }
                lastError = error;
            }
        }
        if (lastError != null) {
            throw new UnsatisfiedLinkError(lastError);
        }
        throw new UnsatisfiedLinkError("Library " + libraryName + " not found; tried " + candidates);
    }

真正加载的工作是由`doLoad()`，该方法内部增加同步锁，保证并发时一致性。

private String doLoad(String name, ClassLoader loader) {
        ...
        synchronized (this) {
            return nativeLoad(name, loader, ldLibraryPath);
        }
    }

nativeLoad()这是一个native方法，再进入ART虚拟机`java_lang_Runtime.cc`，再细讲就要深入剖析虚拟机内部，这里就不再往下深入了，后续博主有空再展开art虚拟机系列的文章，这里直接说结论：

*  调用`dlopen`函数，打开一个so文件并创建一个handle；
 *  调用`dlsym()`函数，查看相应so文件的`JNI_OnLoad()`函数指针，并执行相应函数。

总之，System.loadLibrary()的作用就是调用相应库中的JNI\_OnLoad()方法。接下来说说JNI\_OnLoad()过程。

### 3.2 JNI\_OnLoad ###

\[-> android\_media\_MediaPlayer.cpp\]

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {
        JNIEnv* env = NULL;
        //【见3.3】 注册JNI方法
        if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
            goto bail;
        }
        ...
    }

### 3.3 register\_android\_media\_MediaPlayer ###

\[-> android\_media\_MediaPlayer.cpp\]

static int register_android_media_MediaPlayer(JNIEnv *env) {
        //【见3.4】
        return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,
                    "android/media/MediaPlayer", gMethods, NELEM(gMethods));
    }

其中`gMethods`，记录java层和C/C++层方法的一一映射关系。

static JNINativeMethod gMethods[] = {
        {
        "prepare",      "()V",  (void *)android_media_MediaPlayer_prepare},
        {
        "_start",       "()V",  (void *)android_media_MediaPlayer_start},
        {
        "_stop",        "()V",  (void *)android_media_MediaPlayer_stop},
        {
        "seekTo",       "(I)V", (void *)android_media_MediaPlayer_seekTo},
        {
        "_release",     "()V",  (void *)android_media_MediaPlayer_release},
        {
        "native_init",  "()V",  (void *)android_media_MediaPlayer_native_init},
        ...
    };

这里涉及到结构体`JNINativeMethod`，其定义在`jni.h`文件：

typedef struct {
        const char* name;  //Java层native函数名
        const char* signature; //Java函数签名，记录参数类型和个数，以及返回值类型
        void*       fnPtr; //Native层对应的函数指针
    } JNINativeMethod;

关于函数签名`signature`在下一小节展开说明。

### 3.4 registerNativeMethods ###

\[-> AndroidRuntime.cpp\]

int AndroidRuntime::registerNativeMethods(JNIEnv* env,
        const char* className, const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
    {
        //【见3.5】
        return jniRegisterNativeMethods(env, className, gMethods, numMethods);
    }

jniRegisterNativeMethods该方法是由Android JNI帮助类`JNIHelp.cpp`来完成。

### 3.5 jniRegisterNativeMethods ###

\[-> JNIHelp.cpp\]

extern "C" int jniRegisterNativeMethods(C_JNIEnv* env, const char* className, const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods) {
        JNIEnv* e = reinterpret_cast<JNIEnv*>(env);
        scoped_local_ref<jclass> c(env, findClass(env, className));
        if (c.get() == NULL) {
            e->FatalError("");//无法查找native注册方法
        }
        //【见3.6】 调用JNIEnv结构体的成员变量
        if ((*env)->RegisterNatives(e, c.get(), gMethods, numMethods) < 0) {
            e->FatalError("");//native方法注册失败
        }
        return 0;
    }

### 3.6 RegisterNatives ###

\[-> jni.h\]

struct _JNIEnv {
        const struct JNINativeInterface* functions;
    
        jint RegisterNatives(jclass clazz, const JNINativeMethod* methods, jint nMethods) { return functions->RegisterNatives(this, clazz, methods, nMethods); }
        ...
    }

functions是指向`JNINativeInterface`结构体指针，也就是将调用下面方法：

struct JNINativeInterface {
        jint (*RegisterNatives)(JNIEnv*, jclass, const JNINativeMethod*,jint);
        ...
    }

再往下深入就到了虚拟机内部吧，这里就不再往下深入了。 总之，这个过程完成了`gMethods`数组中的方法的映射关系，比如java层的native\_init()方法，映射到native层的android\_media\_MediaPlayer\_native\_init()方法。

虚拟机相关的变量中有两个非常重要的量JavaVM和JNIEnv:

*  `JavaVM`：是指进程虚拟机环境，每个进程有且只有一个JavaVM实例
 *  `JNIEnv`：是指线程上下文环境，每个线程有且只有一个JNIEnv实例，

## 四、JNI资源 ##

JNINativeMethod结构体中有一个字段为signature(签名)，再介绍signature格式之前需要掌握各种数据类型在Java层、Native层以及签名所采用的签名格式。

### 4.1 数据类型 ###

#### 4.1.1 基本数据类型 ####

<table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; max-width:100%; background-color:transparent; table-layout:auto; width:706px; margin-bottom:20px; border:1px solid rgb(238,238,238)"> 
 <thead style=""> 
  <tr style=""> 
   <th style="text-align:center; margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:bottom; border-top:0px; border-bottom:2px solid rgb(221,221,221); color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> Signature格式</th> 
   <th style="text-align:center; margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:bottom; border-top:0px; border-bottom:2px solid rgb(221,221,221); color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> Java</th> 
   <th style="text-align:center; margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:bottom; border-top:0px; border-bottom:2px solid rgb(221,221,221); color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> Native</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody style=""> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> B</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> byte</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jbyte</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> C</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> char</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jchar</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> D</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> double</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jdouble</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> F</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> float</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jfloat</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> I</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> int</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jint</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> S</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> short</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jshort</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> J</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> long</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jlong</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> Z</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> boolean</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jboolean</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> V</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> void</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> void</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 4.1.2 数组数据类型 ####

数组简称则是在前面添加`[`：

<table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; max-width:100%; background-color:transparent; table-layout:auto; width:706px; margin-bottom:20px; border:1px solid rgb(238,238,238)"> 
 <thead style=""> 
  <tr style=""> 
   <th style="text-align:center; margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:bottom; border-top:0px; border-bottom:2px solid rgb(221,221,221); color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> Signature格式</th> 
   <th style="text-align:center; margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:bottom; border-top:0px; border-bottom:2px solid rgb(221,221,221); color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> Java</th> 
   <th style="text-align:center; margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:bottom; border-top:0px; border-bottom:2px solid rgb(221,221,221); color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> Native</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody style=""> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> [B</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> byte[]</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jbyteArray</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> [C</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> char[]</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jcharArray</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> [D</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> double[]</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jdoubleArray</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> [F</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> float[]</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jfloatArray</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> [I</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> int[]</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jintArray</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> [S</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> short[]</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jshortArray</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> [J</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> long[]</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jlongArray</td> 
  </tr> 
  <tr style=""> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> [Z</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> boolean[]</td> 
   <td style="margin:0px; padding:8px; line-height:1.42857; vertical-align:top; border-top:1px solid rgb(221,221,221); text-align:center; color:rgb(85,85,85); font-size:14px; border-right:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-bottom:1px solid rgb(238,238,238)!important; border-left:1px solid rgb(238,238,238)!important"> jbooleanArray</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 4.1.3 复杂数据类型 ####

对象类型简称：`L+classname +;`

#### 4.1.4 Signature ####

有了前面的铺垫，那么再来通过实例说说函数签名： `(输入参数...)返回值参数`，这里用到的便是前面介绍的Signature格式。

### 4.2 其他 ###

(一)垃圾回收 对于Java开发人员来说无需关系垃圾回收，完全由虚拟机GC来负责垃圾回收，而对于JNI开发人员，对于内存释放需要谨慎处理，需要的时候申请，使用完记得释放内容，以免发生内存泄露。在JNI提供了三种Reference类型，Local Reference(本地引用)， Global Reference（全局引用）， Weak Global Reference(全局弱引用)。其中Global Reference如果不主动释放，则一直不会释放；对于其他两个类型的引用都是释放的可能性，那是不是意味着不需要手动释放呢？答案是否定的，不管是这三种类型的那种引用，都尽可能在某个内存不再需要时，立即释放，这对系统更为安全可靠，以减少不可预知的性能与稳定性问题。

另外，ART虚拟机在GC算法有所优化，为了减少内存碎片化问题，在GC之后有可能会移动对象内存的位置，对于Java层程序并没有影响，但是对于JNI程序可要小心了，对于通过指针来直接访问内存对象是，Dalvik能正确运行的程序，ART下未必能正常运行。

(二)异常处理  
Java层出现异常，虚拟机会直接抛出异常，这是需要try..catch或者继续往外throw。但是对于JNI出现异常时，即执行到JNIEnv中某个函数异常时，并不会立即抛出异常来中断程序的执行，还可以继续执行内存之类的清理工作，直到返回到Java层时才会抛出相应的异常。

另外，`Dalvik`虚拟机有些情况下JNI函数出错可能返回NULL，但`ART`虚拟机在出错时更多的是抛出异常。这样导致的问题就可能是在Dalvik版本能正常运行的程序，在ART虚拟机上由于没有正确处理异常而崩溃。

## 总结 ##

本文主要通过实例，基于Android 6.0源码来分析JNI原理，讲述JNI核心功能：

*  介绍了如何查找JNI方法，让大家明白如何从Java层跳转到Native层；
 *  分析了JNI函数注册流程，进一步加深对JNI的理解；
 *  列举Java与native以及函数签名方式。

[Linux_syscall]: http://gityuan.com/2016/05/21/syscall/
[Zygote]: http://gityuan.com/2016/02/13/android-zygote
[grep]: http://gityuan.com/2015/09/13/grep-and-find/
[mgrep]: http://gityuan.com/2016/03/19/android-build/#section-3