JNI开发看似简单，但是初学者，通过搜索引擎东拼西凑的资料来写代码，几乎一定会踩坑，比方内存泄露，引用泄漏以及各种崩溃。本来代码只写了一小时，但是解决问题却花了一天。这篇文章的目的就是系统的讲解常见的这些问题，除了官方文档外，让你不再需要参考网上任何一篇文章。

静态注册和动态注册

静态注册

现在在Android Studio上可以直接创建“Native C++”的模版工程。native-lib.cpp使用了静态注册，最终会编译出“libnative-lib.so”，文件内容如下：

#include <jni.h>
#include <string>

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_jianshu_qianlang_jnitutorial_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv* env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

对应的Java native方法如下：

package com.jianshu.qianlang.jnitutorial;
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    /**
     * A native method that is implemented by the 'native-lib' native library,
     * which is packaged with this application.
     */
    public native String stringFromJNI();
}

静态注册之所以能被Java虚拟机通过指定的规则访问到，是因为动态库中导出了指定的符号。JNI中使用了“JNIEXPORT”宏进行符号的导出。

#define JNIIMPORT
#define JNIEXPORT  __attribute__ ((visibility ("default")))
#define JNICALL

attribute ((visibility ("default")))即是将当前符号导出。

在NDK的目录下有“arm-linux-androideabi-nm”命令，可以用来查看导出的符号：

toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-nm

“-D” 参数表示 “Display dynamic symbols instead of normal symbols”

arm-linux-androideabi-nm -D libnative-lib.so

命令执行后显示，我们截取片段如下，会看到第一个就是我们要导出的符号 “ Java_com_autonavi_minimap_myapplication_MainActivity_stringFromJNI”：

00008bf8 T Java_com_autonavi_minimap_myapplication_MainActivity_stringFromJNI
00009692 T _ZN10__cxxabiv119__getExceptionClassEPK21_Unwind_Control_Block
0000968c T _ZN10__cxxabiv119__setExceptionClassEP21_Unwind_Control_Blocky
00009698 T _ZN10__cxxabiv121__isOurExceptionClassEPK21_Unwind_Control_Block
00008ca2 W _ZN7_JNIEnv12NewStringUTFEPKc
000124fc T _ZNKSt10bad_typeid4whatEv
0000a7c8 T _ZNKSt11logic_error4whatEv
0000a714 T _ZNKSt13bad_exception4whatEv
...

所以按照指定的规则——“包名+类名+方法名”，在编译期就生成并导出相应的符号，Java虚拟机在执行时便可通过Java方法查找到对应的Native方法，这便是被称为静态注册的原因。
静态注册的函数会在运行时虚拟机会通过dlsym调用。

动态注册

JNI_OnLoad是System.loadLibrary之后加载的第一个方法，所以需要在JNI_OnLoad方法进行动态注册
以下是完整的示意代码：

#include <jni.h>
#include <string>

jstring stringFromJNI(JNIEnv* env, jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++ dynamic";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

jint RegisterNatives(JNIEnv *env) {
    // 反射Java类
    jclass clazz = env->FindClass("com/jianshu/qianlang/jnitutorial/MainActivity");
    // 如果因修改了包名或者类不存在则反射失败
    if (clazz == NULL) {
        return JNI_ERR;
    }
    
    // 方法数组，分别为：
    // 方法名 | 方法签名 | 函数指针
    JNINativeMethod methods_MainActivity[] = {
            {"stringFromJNI", "()Ljava/lang/String;", (void *) stringFromJNI},
    };

    jint nMethods = sizeof(methods_MainActivity) / sizeof(methods_MainActivity[0]);
    return env->RegisterNatives(clazz, methods_MainActivity, nMethods);
}

JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {
    // 首先获取JNIEnv
    JNIEnv* env = NULL;
    if (vm->GetEnv(reinterpret_cast<void**>(&env), JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
        return JNI_ERR;
    }
    
    // 动态注册方法
    if (RegisterNatives(env) != JNI_OK) {
        return JNI_ERR;
    }

    return JNI_VERSION_1_6;
}

从 JNI_OnLoad 进行的任何 FindClass 调用都会在用于加载共享库的类加载器上下文中解析类。从其他上下文调用时，FindClass 会使用与 Java 堆栈顶部的方法相关联的类加载器，如果没有（因为调用来自刚刚附加的原生线程），则会使用“系统类加载器”。
由于系统类加载器不知道应用的类，因此您将无法在该上下文中使用 FindClass 查找您自己的类。这使得 JNI_OnLoad 成为了查找和缓存类的便捷位置：一旦有了有效的 jclass，您就可以从任何附加的线程使用它。

两者比较

动态注册可以预先检查符号是否存在，比方要反射的类或者方法不存在时能主动返回错误，而且还可以通过只导出 JNI_OnLoad 来获得规模更小、速度更快的共享库。
静态注册的优势在于要写的代码更少一些。
综上所述推荐大家使用动态注册的方式。

动态注册时的方法签名

动态注册需要获取Java方法的签名，可以使用javap命令。参考：javap 获取JNI方法签名

本专题的其他内容

- JavaVM 和 JNIEnv
- javap 获取JNI方法签名
- JNI静态注册和动态注册

参考

Android Developers - JNI tips
Java Native Interface Specification—Contents