Android JNI 之 JNIEnv 解析

灰太狼 2022-08-14 02:59 172阅读 0赞

**jni.h文件** : 了解 JNI 需要配合 jni.h 文件, jni.h 是 Google NDK 中的一个文件, 位置是**$/android-ndk-r9d/platforms/android-19/arch-arm/usr/include/jni.h** ;

## 1. JNIEnv 作用 ##

**JNIEnv 概念** : 是一个线程相关的结构体, 该结构体代表了 Java 在本线程的运行环境 ;

**JNIEnv 与 JavaVM** : 注意区分这两个概念;

\-- **JavaVM** : JavaVM 是 Java虚拟机在 JNI 层的代表, JNI 全局只有一个;

\-- **JNIEnv** : JavaVM 在线程中的代表, 每个线程都有一个, JNI 中可能有很多个 JNIEnv;

**JNIEnv 作用** :

\-- **调用 Java 函数** : JNIEnv 代表 Java 运行环境, 可以使用 JNIEnv 调用 Java 中的代码;

\-- **操作 Java 对象** : Java 对象传入 JNI 层就是 Jobject 对象, 需要使用 JNIEnv 来操作这个 Java 对象;

## 2. JNIEnv 的创建和释放 ##

**JNIEnv 创建 和 释放** : 从 JavaVM 获得 : 下面是 JavaVM 结构体的代码,

\-- **C语言 中来源** : JNIInvokeInterface 是 C 语言环境中的 JavaVM 结构体, 调用 (\*AttachCurrentThread)(JavaVM\*, JNIEnv\*\*, void\*) 方法, 可以获取 JNIEnv结构体;

\-- **C++ 中来源** : \_JavaVM 是 C++ 中的 JavaVM 结构体, 调用 jint AttachCurrentThread(JNIEnv\*\* p\_env, void\* thr\_args) 方法, 可以获取 JNIEnv 结构体;

\-- **C语言 中释放** : 调用 JavaVM结构体 (JNIInvokeInterface) 中的 (\*DetachCurrentThread)(JavaVM\*)方法, 可以释放本线程中的 JNIEnv;

\-- **C++ 中释放** : 调用 JavaVM 结构体 (\_JavaVM) 中的 jint DetachCurrentThread()\{ return functions->DetachCurrentThread(this); \} 方法, 即可释放 本线程中的 JNIEnv ;

/*
     * JNI invocation interface.
     */
    struct JNIInvokeInterface {
        void*       reserved0;
        void*       reserved1;
        void*       reserved2;
     
        jint        (*DestroyJavaVM)(JavaVM*);
            /* 创建 JNIEnv , 每个线程创建一个 */
        jint        (*AttachCurrentThread)(JavaVM*, JNIEnv**, void*);
            /* 释放本线程的 JNIEnv */
        jint        (*DetachCurrentThread)(JavaVM*);
        jint        (*GetEnv)(JavaVM*, void**, jint);
        jint        (*AttachCurrentThreadAsDaemon)(JavaVM*, JNIEnv**, void*);
    };
     
    /*
     * C++ version.
     */
    struct _JavaVM {
        const struct JNIInvokeInterface* functions;
     
    #if defined(__cplusplus)
        jint DestroyJavaVM()
        { return functions->DestroyJavaVM(this); }
        /* 创建 JNIEnv , 每个线程创建一个 , 调用的C语言结构提中的方法, C 与 C++ 方法相同 */
        jint AttachCurrentThread(JNIEnv** p_env, void* thr_args)
        { return functions->AttachCurrentThread(this, p_env, thr_args); }
        /* 释放本线程的 JNIEnv , 调用的C语言结构提中的方法, C 与 C++ 方法相同 */
        jint DetachCurrentThread()
        { return functions->DetachCurrentThread(this); }
        jint GetEnv(void** env, jint version)
        { return functions->GetEnv(this, env, version); }
        jint AttachCurrentThreadAsDaemon(JNIEnv** p_env, void* thr_args)
        { return functions->AttachCurrentThreadAsDaemon(this, p_env, thr_args); }
    #endif /*__cplusplus*/
    };

[?][Link 1]

## 3. JNIEnv 体系结构 ##

线程相关 : JNIEnv 是线程相关的, 即 在 每个线程中 都有一个 JNIEnv 指针, 每个JNIEnv 都是线程专有的, 其它线程不能使用本线程中的 JNIEnv, 线程 A 不能调用 线程 B 的 JNIEnv;

**JNIEnv 不能跨线程** :

\-- **当前线程有效** : JNIEnv 只在当前线程有效, JNIEnv 不能在 线程之间进行传递, 在同一个线程中, 多次调用 JNI层方法, 传入的 JNIEnv 是相同的;

\-- **本地方法匹配多JNIEnv** : 在 Java 层定义的本地方法, 可以在不同的线程调用, 因此 可以接受不同的 JNIEnv;

**JNIEnv 结构** : 由上面的代码可以得出, JNIEnv 是一个指针, 指向一个线程相关的结构, 线程相关结构指向 JNI 函数指针 数组, 这个数组中存放了大量的 JNI 函数指针, 这些指针指向了具体的 JNI 函数;

![\\][2014072209331448.png]

## 4. 分析 JNIEnv 相关代码 ##

**JNIEnv 定义的相关代码** :

/* 声明结构体, 以便在下面能够使用 */
    struct _JNIEnv;
    struct _JavaVM;
    /* 声明 C 语言环境中的 JNIEnv 为 C_JNIEnv 指针, 指向 JNINativeInterface 结构体 */
    typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv;
     
    #if defined(__cplusplus)
    /* C++环境下, JNIEnv 是结构体 */
    typedef _JNIEnv JNIEnv;
    typedef _JavaVM JavaVM;
    #else
    /* C语言环境下, JNIEnv是指针 */
    typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;
    typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;
    #endif

[?][Link 1]

\-- **JNINativeInterface 结构体** : 该结构体中定义了大量的函数指针, 这些函数指针 指向 与 Java 相关的变量有关的函数, 如果是 C 语言环境中, JNIEnv 就是指向 该结构体的指针;

\-- **\_JNIEnv 结构体** : C++ 环境中的 JNIEnv 就是该结构体, 该结构体中封装了 一个 JNINativeInterface 结构体指针, 即 C++ 中的 JNIEnv 要比 C 语言中的要多, 并且 完全兼容 C 语言中的 JNIEnv;

\-- **\_JavaVM 结构体** : 该结构体 是 Java 虚拟机 在 JNI 中的代表, 整个 JNI 层 只存在一个 该 虚拟机映射;

**JNINativeInterface [源码][Link 2](删减过)** : 省略后的, 其中定义了 与 [Java][] 有关的相关方法, 都是 指向对应函数的函数指针;

\-- **解析 JNIEnv\*** : C语言环境中的 **typedef const struct JNINativeInterface\* JNIEnv** , **JNIEnv\* env** 等价于 **JNINativeInterface\*\* env1 (指向结构体地址的指针)**, 要想 根据 二级指针 env1 获取 JNINativeInterface 结构体中定义的函数指针, 首先获取 指向结构体的一级指针, 获取方法是 (\*env1), 因此调用其中的函数指针指向的方法要这样 : (\*env1)->FindClass(JNIEnv\*, const char\*);

/* 
     * Table of interface function pointers. 
     */  
    struct JNINativeInterface {  
        void*       reserved0;  
        void*       reserved1;  
        void*       reserved2;  
        void*       reserved3;  
       
        jint        (*GetVersion)(JNIEnv *);  
       
        ... ...  
       
        jobject     (*NewDirectByteBuffer)(JNIEnv*, void*, jlong);  
        void*       (*GetDirectBufferAddress)(JNIEnv*, jobject);  
        jlong       (*GetDirectBufferCapacity)(JNIEnv*, jobject);  
       
        /* added in JNI 1.6 */  
        jobjectRefType (*GetObjectRefType)(JNIEnv*, jobject);  
    };

**\_JNIEnv 源码(删减过)** : 该源码中有一个 JNINativeInterface 结构体指针, 说明 C++ 环境的 JNIEnv 是在 C 语言环境的 JNIEnv 下扩展的;

\-- **解析 JNIEnv\*** : 定义是这样的 **typedef \_JNIEnv JNIEnv**, **JNIEnv\* env** 等价于**\_JNIEnv\* env1**, 因此调用 \_JNIEnv 中定义的函数指针指向的函数的时候, 只需要 使用 env1->FindClass(JNIEnv\*, const char\*) 即可;

/*
     * C++ object wrapper.
     *
     * This is usually overlaid on a C struct whose first element is a
     * JNINativeInterface*.  We rely somewhat on compiler behavior.
     */
    struct _JNIEnv {
        /* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */
        const struct JNINativeInterface* functions;
     
    #if defined(__cplusplus)
     
        jint GetVersion()
        { return functions->GetVersion(this); }
     
        ... ... 
     
        jlong GetDirectBufferCapacity(jobject buf)
        { return functions->GetDirectBufferCapacity(this, buf); }
     
        /* added in JNI 1.6 */
        jobjectRefType GetObjectRefType(jobject obj)
        { return functions->GetObjectRefType(this, obj); }
    #endif /*__cplusplus*/
    };

[?][Link 1]

[Link 1]: http://www.2cto.com/kf/201407/319308.html#
[2014072209331448.png]: http://www.2cto.com/uploadfile/Collfiles/20140722/2014072209331448.png
[Link 2]: http://www.2cto.com/ym
[Java]: http://www.2cto.com/kf/ware/Java/