标签(空格分隔): JNI完全指南
版本:1
作者:陈小默
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十、JavaVM与JNIEnv
10.1 JNIEnv
JNIEnv类型是一个指向全部JNI方法的指针。该指针只在创建它的线程有效,不能跨线程传递。其声明如下:
struct _JNIEnv;
struct _JavaVM;
typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv;
#if defined(__cplusplus)
typedef _JNIEnv JNIEnv;
typedef _JavaVM JavaVM;
#else
typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;
typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;
#endif
仅从这一部分我们可以看出的是对于JNIEnv在C语言环境和C++语言环境中的实现是不一样的。也就是说我们在C语言和C++语言中对于JNI方法的调用是有区别的。在C环境下其中方法的声明方式为:
struct JNINativeInterface {
...
jint (*GetVersion)(JNIEnv *);
...
};
于是我们在使用此方法的方式为:
jint version = (*env)->GetVersion(env);
对于C++而言,这里进行了封装,其声明为
struct _JNIEnv {
const struct JNINativeInterface* functions;
#if defined(__cplusplus)
jint GetVersion()
{ return functions->GetVersion(this); }
...
#endif /*__cplusplus*/
};
这里可以看出,在C++环境的情况下,这里的使用方式为:
jint version = env->GetVersion();
剩余的方法关于C和C++实现的差别基本如此。我们可以通过以下方法获取当前的JNI版本:
jint GetVersion(JNIEnv *env);
这里的返回值是宏定义的常量,我们可以使用获取到的值与下列宏进行匹配来知道当前的版本:
#define JNI_VERSION_1_1 0x00010001
#define JNI_VERSION_1_2 0x00010002
#define JNI_VERSION_1_4 0x00010004
#define JNI_VERSION_1_6 0x00010006
10.2 JavaVM
JavaVM是虚拟机在JNI中的表示,一个JVM中只有一个JavaVM对象,这个对象是线程共享的。
通过JNIEnv我们可以获取一个Java虚拟机对象,其函数如下:
jint GetJavaVM(JNIEnv *env, JavaVM **vm);
- vm:用来存放获得的虚拟机的指针的指针。
- return:成功返回0,失败返回其他。
我们来看一下在C语言环境下,JNI中JVM的声明:
/*
* JNI invocation interface.
*/
struct JNIInvokeInterface {
void* reserved0;
void* reserved1;
void* reserved2;
jint (*DestroyJavaVM)(JavaVM*);
jint (*AttachCurrentThread)(JavaVM*, JNIEnv**, void*);
jint (*DetachCurrentThread)(JavaVM*);
jint (*GetEnv)(JavaVM*, void**, jint);
jint (*AttachCurrentThreadAsDaemon)(JavaVM*, JNIEnv**, void*);
};
JNI中操作JVM的声明如下:
jint JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(void*);
jint JNI_CreateJavaVM(JavaVM**, JNIEnv**, void*);
jint JNI_GetCreatedJavaVMs(JavaVM**, jsize, jsize*);
JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved);
JNIEXPORT void JNICALL JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved);
10.2.1 创建JVM
一般而言,调用
JNI_CreateJavaVM
创建JVM的线程被称为主线程。理论上来说,此方法不允许用户调用。
jint JNI_CreateJavaVM(JavaVM **p_vm, void **p_env, void *vm_args);
- p_vm:保存创建的虚拟机的指针。
- p_env:保存获得到的JNIEnv对象的指针。
- vm_args:一个JavaVMInitArgs类型的指针,用来设置初始化参数。
- return:创建成功返回JNI_OK,失败返回其他。
其中JavaVMInitArgs是存放虚拟机参数的结构体,定义如下:
typedef struct JavaVMOption {
const char* optionString;
void* extraInfo;
} JavaVMOption;
typedef struct JavaVMInitArgs {
jint version;
jint nOptions;
JavaVMOption* options;
jboolean ignoreUnrecognized;
} JavaVMInitArgs;
以下举例说明创建过程:
JavaVMInitArgs vm_args;
JavaVMOption options[4];
options[0].optionString = "-Djava.compiler=NONE"; /* disable JIT */
options[1].optionString = "-Djava.class.path=c:\myclasses"; /* user classes */
options[2].optionString = "-Djava.library.path=c:\mylibs"; /* set native library path */
options[3].optionString = "-verbose:jni"; /* print JNI-related messages */
vm_args.version = JNI_VERSION_1_2;
vm_args.options = options;
vm_args.nOptions = 4;
vm_args.ignoreUnrecognized = TRUE;
/* Note that in the JDK/JRE, there is no longer any need to call
* JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs.
*/
res = JNI_CreateJavaVM(&vm, (void **)&env, &vm_args);
if (res < 0) ...
10.2.2 链接到虚拟机
JNIEnv指针仅在创建它的线程有效。如果我们需要在其他线程访问JVM,那么必须先调用AttachCurrentThread
将当前线程与JVM进行关联,然后才能获得JNIEnv对象。当然,我们在必要时需要调用DetachCurrentThread
来解除链接。
jint AttachCurrentThread(JavaVM* vm , JNIEnv** env , JavaVMAttachArgs* args);
- vm:虚拟机对象指针。
- env:用来保存得到的JNIEnv的指针。
- args:链接参数,参数结构体如下所示。
- return:链接成功返回0,连接失败返回其他。
struct JavaVMAttachArgs {
jint version; /* must be >= JNI_VERSION_1_2 */
const char* name; /* NULL or name of thread as modified UTF-8 str */
jobject group; /* global ref of a ThreadGroup object, or NULL */
};
10.2.3 解除与虚拟机的连接
下列函数用来解除当前线程与虚拟机之间的链接:
jint DetachCurrentThread(JavaVM* vm);
10.2.4 卸载虚拟机
调用JNI_DestroyJavaVM
函数将会卸载当前使用的虚拟机。
jint DestroyJavaVM(JavaVM* vm);
10.2.5 动态加载本地方法
在JNI中有一组特殊的函数:
JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved);
JNIEXPORT void JNICALL JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved);
这一组函数的作用就是负责Java方法和本地C函数的链接。例如,我在Java代码中声明了这样一段本地代码:
package com.github.cccxm;
class NativeLib{
public static native String getName(int number);
}
一般情况下,我们需要在本地源文件中声明如下:
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_github_cccxm_NativeLib_getName(JNIEnv *env,jobject thiz,jint number);
那么,Java方法和本地函数之间的映射关系编译器已经帮我们做了。如果在某些场景下,我们需要动态地加载本地方法。例如,我们现在仍使用NativeLib
类,但是在本地代码中,我们声明了一个没有按照JNI规范命名的本地函数:
JNIEXPORT jstring JNICALL getName(JNIEnv *env, jclass clazz);
那么我们就必须使用动态关联的方式实现Java方法与本地函数的映射,代码如下:
extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL getName(JNIEnv *env, jobject thiz, int number) {
ALOGE("number is %d",number);
return env->NewStringUTF("hello world");
}
static const char *CLASS_NAME = "com/github/cccxm/NativeLib";//类名
static JNINativeMethod method = {//本地方法描述
"getName",//Java方法名
"(I)Ljava/lang/String;",//方法签名
(void *) getName //绑定本地函数
};
static bool
bindNative(JNIEnv *env) {
jclass clazz;
clazz = env->FindClass(CLASS_NAME);
if (clazz == NULL) {
return false;
}
return env->RegisterNatives(clazz, &method, 1) == 0;
}
JNIEXPORT jint JNICALL
JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
JNIEnv *env = NULL;
jint result = -1;
if (vm->GetEnv((void **) &env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
return result;
}
bool res = bindNative(env);
ALOGE("bind result is %s",res?"ok":"error");
// 返回jni的版本
return JNI_VERSION_1_6;
}
注意:JNI_OnLoad方法在每一个.so库中只能存在一个。
10.2.6 卸载本地方法
在上面的例子中我们了解了如何动态加载一个本地方法,那么有加载就有卸载,接下来,我们看一下如何卸载一个本地方法。JNI_OnLoad方法是在动态库被加载时调用,而JNI_OnUnload则是在本地库被卸载时调用。所以这两个函数就是一个本地库最重要的两个生命周期方法。如果没有显式的卸载一个本地库则不会看到此方法被调用。以下举例说明用法:
...
static bool
unBindNative(JNIEnv *env) {
jclass clazz;
clazz = env->FindClass(CLASS_NAME);
if (clazz == NULL) {
return false;
}
return env->UnregisterNatives(clazz) == 0;
}
JNIEXPORT void JNICALL
JNI_OnUnload(JavaVM *vm, void *reserved) {
JNIEnv *env = NULL;
jint result = -1;
if (vm->GetEnv((void **) &env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
return;
}
bool res = unBindNative(env);
ALOGE("unbind result is %s", res ? "ok" : "error");
}
10.2.7 获取默认虚拟机初始化参数
通过以下函数能够获取到默认的虚拟机初始化参数:
jint JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(void *vm_args);
- vm_args:JavaVMInitArgs类型的参数,该结构体声明在10.2.1
- return:获取成功返回JNI_OK,失败返回其他。
10.2.8 获取Java虚拟机
通过以下方法可以获取到已经被创建的Java虚拟机对象。
jint JNI_GetCreatedJavaVMs(JavaVM **vmBuf, jsize bufLen, jsize *nVMs);
- vmBuf:用来保存Java虚拟机的缓冲区
- bufLen:缓冲区长度。
- nVms:实际获得到的Java虚拟机个数。
- return:获取成功返回JNI_OK,失败返回其他。
后记
虽然整个系列内容并不多,但是中途任然好几次的想放弃,看来写系列博客并不是一件什么轻松的事。
这里送上一首颜真卿的诗,与君共勉
三更灯火五更鸡,
正是男儿读书时。
黑发不知勤学早,
白首方悔读书迟。
本系列完结,感谢各位读者的大力支持。其中内容会不断补充。如有不当之处,恳请批评指教。
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