深入浅出 - Android系统移植与平台开发（九）－ JNI介绍

JNI是在学习Android HAL时必须要面临一个知识点，如果你不了解它的机制，不了解它的使用方式，你会被本地代码绕的晕头转向，JNI作为一个中间语言的翻译官在运行Java代码的Android中有着重要的意义，这儿的内容比较多，也是最基本的，如果想彻底了解JNI的机制，请查看：http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/jni/spec/design.html本文结合了网友ljeagle写的JNI学习笔记和自己通过JNI的手册及Android中常用的部分写得本文。
JNI学习笔记：http://blog.csdn.net/ljeagle/article/details/6660901
让我们开始吧！！----------------------------------------------------------------------------------------JNI概念JNI是本地语言编程接口。它允许运行在JVM中的Java代码和用C、C++或汇编写的本地代码相互操作。在以下几种情况下需要使用到JNI：l 应用程序依赖于特定平台，平台独立的Java类库代码不能满足需要l 你已经有一个其它语言写的一个库，并且这个库需要通过JNI来访问Java代码l 需要执行速度要求的代码实现功能，比如低级的汇编代码通过JNI编程，你可以使用本地方法来：l 创建、访问、更新Java对象l 调用Java方法l 捕获及抛出异常l 加载并获得类信息l 执行运行时类型检查
JNI的原理


JVM将JNI接口指针传递给本地方法，本地方法只能在当前线程中访问该接口指针，不能将接口指针传递给其它线程使用。在VM中 JNI接口指针指向的区域用来分配和存储线程本地数据。当Java代码调用本地方法时，VM将JNI接口指针作为参数传递给本地方法，当同一个Java线程调用本地方法时VM保证传递给本地方法的参数是相同的。不过，不同的Java线程调用本地方法时，本地方法接收到的JNI接口指针是不同的。
加载和链接本地方法
在Java里通过System.loadLibrary()来加载动态库，但是，动态库只能被加载一次，因此，通常动态库的加载放在静态初始化语句块中。

package pkg;  
class Cls { 
     native double f(int i, String s); 		// 声明为本地方法
     static { 
         System.loadLibrary(“pkg_Cls”); 	// 通过静态初始化语句块来加载动态库
     } 
}

通常在动态库中声明大量的函数，这些函数被Java调用，这些本地函数由VM维护在一张函数指针数组中，在本地方法里通过调用JNI方法RegisterNatives()来注册本地方法和Java方法的映射关系。


本地方法可以由C或C++来实现，C语言版本：

jdouble native_fun ( 
     JNIEnv *env,        	/* interface pointer */ 
     jobject obj,        	/* "this" pointer */ 
     jint i,             	/* argument #1 */ 
     jstring s)          	/* argument #2 */ 
{ 
     /* Obtain a C-copy of the Java string */ 
     const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, s, 0); 

     /* process the string */ 
     ... 

     /* Now we are done with str */ 
     (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, s, str); 
     return ... 
}

C++语言版本：

extern "C"				 /* specify the C calling convention */  
jdouble native_fun ( 
     JNIEnv *env,        	/* interface pointer */ 
     jobject obj,        	/* "this" pointer */ 
     jint i,             	/* argument #1 */ 
     jstring s)          	/* argument #2 */ 
{ 
     const char *str = env->GetStringUTFChars(s, 0); 
     ... 
     env->ReleaseStringUTFChars(s, str); 
     return ... 
}

由上面两段代码对比可知，本地代码使用C++来实现更简洁。两段本地代码第一个参数都是JNIEnv*env，它代表了VM里的环境，本地代码可以通过这个env指针对Java代码进行操作，例如：创建Java类对象，调用Java对象方法，获取Java对象属性等。jobject obj相当于Java中的Object类型，它代表调用这个本地方法的对象，例如：如果有new NativeTest.CallNative()，CallNative()是本地方法，本地方法第二个参数是jobject表示的是NativeTest类的对象的本地引用。如果本地方法声明为static类型

static jint native_get_count(JNIEnv* env, jobject thiz);

数据传递

l 基本类型用Java代码调用C\C++代码时候，肯定会有参数数据的传递。两者属于不同的编程语言，在数据类型上有很多差别，应该要知道他们彼此之间的对应类型。例如，尽管C拥有int和long的数据类型，但是他们的实现却是取决于具体的平台。在一些平台上，int类型是16位的，而在另外一些平台上市32位的整数。基于这个原因，Java本地接口定义了jint，jlong等等。

Java Language Type	JNI Type
boolean	jboolean
byte	jbyte
char	jchar
short	jshort
int	jint
long	jlong
float	jfloat
double	jdouble
All Reference type	jobject

由Java类型和C/C++数据类型的对应关系，可以看到，这些新定义的类型名称和Java类型名称具有一致性，只是在前面加了个j，如int对应jint，long对应jlong。我们看看jni.h和jni_md.h头文件，可以更直观的了解：

typedef unsigned char	jboolean;
typedef unsigned short	jchar;
typedef short        	jshort;
typedef float         	jfloat;
typedef double        	jdouble;
typedef long 		jint;
typedef __int64 		jlong;
typedef signed char 	jbyte;

由jni头文件可以看出，jint对应的是C/C++中的long类型，即32位整数，而不是C/C++中的int类型（C/C++中的int类型长度依赖于平台），它和Java 中int类型一样。所以如果要在本地方法中要定义一个jint类型的数据，规范的写法应该是 jint i=123L;再比如jchar代表的是Java类型的char类型，实际上在C/C++中却是unsigned short类型，因为Java中的char类型为两个字节。而在C/C++中有这样的定义：typedef unsigned short wchar_t。所以jchar就是相当于C/C++中的宽字符。所以如果要在本地方法中要定义一个jchar类型的数据，规范的写法应该是jchar c=L'C';实际上，所有带j的类型，都是代表Java中的类型，并且jni中的类型接口与本地代码在类型大小是完全匹配的，而在语言层次却不一定相同。在本地方法中与JNI接口调用时，要在内部都要转换，我们在使用的时候也需要小心。l Java对象类型Java对象在C\C++代码中的形式如下：

class _jclass : public _jobject {};
class _jthrowable : public _jobject {};
class _jstring : public _jobject {};
class _jarray : public _jobject {};
class _jbooleanArray : public _jarray {};
class _jbyteArray : public _jarray {};
class _jcharArray : public _jarray {};
class _jshortArray : public _jarray {};
class _jintArray : public _jarray {};
class _jlongArray : public _jarray {};
class _jfloatArray : public _jarray {};
class _jdoubleArray : public _jarray {};
class _jobjectArray : public _jarray {};

所有的_j开头的类，都是继承于_jobject，这也是Java语言的特别，所有的类都是Object的子类，这些类就是和Java中的类一一对应，只不过名字稍有不同而已。
1) jclass类和如何取得jclass对象在Java中，Class类型代表一个Java类编译的字节码，即：这个Java类，里面包含了这个类的所有信息。在JNI中，同样定义了这样一个类：jclass。了解反射的人都知道Class类是如何重要，可以通过反射获得java类的信息和访问里面的方法和成员变量。JNIEnv有几个方法可以取得jclass对象：

jclass FindClass(const char *name) {
        return functions->FindClass(this, name);
 }

FindClass会在系统classpath环境变量下寻找name类，注意包的间隔使用 “/ “，而不是”. “，如：

jclass cls_string=env->FindClass("java/lang/String");

获得对象对应的jclass类型：

jclass GetObjectClass(jobject obj) {
        return functions->GetObjectClass(this,obj);
}

获得一个类的父类jclass类型：

jclass GetSuperclass(jclass sub) {
        return functions->GetSuperclass(this,sub);
}

JNI本地方法访问Java属性和方法

在JNI调用中，不仅仅Java可以调用本地方法，本地代码也可以调用Java中的方法和成员变量。在Java1.0中“原始的”Java到C的绑定中，程序员可以直接访问对象数据域。然而，直接方法要求虚拟机暴露他们的内部数据布局，基于这个原因，JNI要求程序员通过特殊的JNI函数来获取和设置数据以及调用java方法。1) 取得代表属性和方法的jfieldID和jmethodID为了在C/C++中表示属性和方法，JNI在jni.h头文件中定义了jfieldID和jmethodID类型来分别代表Java对象的属性和方法。我们在访问或是设置Java属性的时候，首先就要先在本地代码取得代表该Java属性的jfieldID，然后才能在本地代码进行Java属性操作。同样的，我们需要调用Java对象方法时，也是需要取得代表该方法的jmethodID才能进行Java方法调用。使用JNIEnv提供的JNI方法，我们就可以获得属性和方法相对应的jfieldID和jmethodID：l GetFieldID ：取得成员变量的idl GetStaticFieldID ：取得静态成员变量的idl GetMethodID ：取得方法的idl GetStaticMethodID ：取得静态方法的id

jfieldID GetFieldID(jclass clazz, const char *name,const char *sig) 

jfieldID GetStaticFieldID(jclass clazz, const char*name, const char *sig)

jmethodID GetStaticMethodID(jclass clazz, const char*name, const char *sig)

jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char *name,constchar *sig)

可以看到这四个方法的参数列表都是一模一样的，下面来分析下每个参数的含义：第一个参数jclass clazz ：上一节讲到的jclass类型，相当于Java中的Class类，代表一个Java类，而这里面的代表的就是我们操作的Class类，我们要从这个类里面取的属性和方法的ID。第二个参数constchar *name：这是一个常量字符数组，代表我们要取得的方法名或者变量名。第三个参数constchar *sig：
这也是一个常量字符数组，代表我们要取得的方法或变量的签名。什么是方法或者变量的签名呢？我们来看下面的例子，如何来获得属性和方法ID：

public class NativeTest {

         publicvoid show(int i){

                   System.out.println(i);

         }

public void show(double d){

                   System.out.println(d);

         }

}

本地代码部分：

//首先取得要调用的方法所在的类的Class对象，在C/C++中即jclass对象

jclass clazz_NativeTest=env->FindClass("cn/itcast/NativeTest");

//取得jmethodID

jmethodID id_show=env->GetMethodID(clazz_NativeTest,“show”,"???");

上述代码中的id_show取得的jmethodID到底是哪个show方法呢？由于Java语言有方法重载的面向对象特性，所以只通过函数名不能明确的让JNI找到Java里对应的方法。所以这就是第三个参数sig的作用，它用于指定要取得的属性或方法的类型签名。2) JNI签名：

类型签名	Java 类型	类型签名	Java 类型
Z	boolean	[	[]
B	byte	[I	int[]
C	char	[F	float[]
S	short	[B	byte[]
I	int	[C	char[]
J	long	[S	short[]
F	float	[D	double[]
D	double	[J	long[]
L	fully-qualified-class（全限定的类）	[Z	boolean[]

l 基本类型以特定的大写字母表示l 引用类型Java对象以L开头，然后以“/”分隔包的完整类型，例如String的签名为：Ljava/lang/String;在Java里数组类型也是引用类型，数组以[ 开头，后面跟数组元素类型的签名，例如：int[] 签名就是[I ，对于二维数组，如int[][] 签名就是[[I，object数组签名就是[Ljava/lang/Object;l 方法签名(参数1类型签名参数2类型签名参数3类型签名.......)返回值类型签名注意：函数名，在签名中没有体现出来参数列表相挨着，中间没有逗号，没有空格返回值出现在（）后面
如果参数是引用类型，那么参数应该为：L类型; 如果函数没有返回值，也要加上V类型例如：

Java方法	对应签名
boolean isLedOn(void) ;	()Z
void setLedOn(int ledNo);	(I)
String substr(String str, int idx, int count);	(Ljava/lang/String;II)Ljava/lang/String
char fun (int n, String s, int[] value);	(ILjava/lang/String;[I)C
boolean showMsg(View v, String msg);	(Landroid/View;Ljava/lang/String;)Z

3) 根据获取的ID，来取得和设置属性，以及调用方法。l 获得、设置属性和静态属性取得了代表属性和静态属性的jfieldID，就可以使用JNIEnv中提供的方法来获取和设置属性/静态属性。获取属性/静态属性的形式：Get<Type>Field GetStatic<Type>Field。设置属性/静态属性的形式：Set<Type>Field SetStatic<Type>Field。取得成员属性：

jobject GetObjectField(jobjectobj, jfieldID fieldID);

jboolean GetBooleanField(jobjectobj, jfieldID fieldID);

jbyte GetByteField(jobjectobj, jfieldID fieldID);

取得静态属性：

jobject GetStaticObjectField(jclass clazz, jfieldID fieldID);
jboolean GetStaticBooleanField(jclass clazz, jfieldID fieldID); 
jbyte GetStaticByteField(jclass clazz, jfieldID fieldID);

Get方法的第一个参数代表要获取的属性所属对象或jclass对象，第二个参数即属性ID。设置成员属性：

void SetObjectField(jobjectobj, jfieldID fieldID, jobject val);
void SetBooleanField(jobjectobj, jfieldID fieldID,jboolean val); 
void SetByteField(jobjectobj, jfieldID fieldID, jbyte val);

设置静态属性：

void SetStaticObjectField(jobjectobj, jfieldID fieldID, jobject val);
void SetStaticBooleanField(jobjectobj, jfieldID fieldID,jboolean val); 
void SetStaticByteField(jobjectobj, jfieldID fieldID, jbyte val);

Set方法的第一个参数代表要设置的属性所属的对象或jclass对象，第二个参数即属性ID，第三个参数代表要设置的值。 l 调用方法取得了代表方法和静态方法的jmethodID，就可以用在JNIEnv中提供的方法来调用方法和静态方法。 调用静态方法：

CallStatic<Type>Method(jclass clazz, jmethodID methodID,...);

CallStatic<Type>MethodV(jclass clazz, jmethodID methodID,va_listargs);

CallStatic<Type>tMethodA(jclass clazz, jmethodID methodID,constjvalue *args);

上面的Type这个方法的返回值类型，如Int，Char，Byte等等。第一个参数代表调用的这个方法所属于的对象，或者这个静态方法所属的类。第二个参数代表jmethodID。后面的参数，就代表这个方法的参数列表了。上述方法的调用有三种形式：a) Call<Type>Method(jobject obj, jmethodIDmethodID,...);

// Java方法

public int show(int i,double d,char c){

…

}

 

// 本地调用Java方法

jint i=10L;

jdouble d=2.4;

jchar c=L'd';

env->CallIntMethod(obj, id_show, i, d, c);

b) Call<Type>MethodV(jobject obj, jmethodIDmethodID,va_list args)这种方式使用较少。
c) Call<Type>MethodA(jobject obj, jmethodIDmethodID,jvalue* v)这种调用方式其第三个参数是一个jvalue的指针。jvalue类型是在 jni.h头文件中定义的联合体union，看它的定义：

typedef union jvalue {
    jboolean     z;
    jbyte        b;
    jchar        c;
    jshort        s;
    jint          i;
    jlong        j;
    jfloat        f;
    jdouble      d;
    jobject       l;
} jvalue;

例如：

jvalue * args=new jvalue[3];
     args[0].i=12L;
         args[1].d=1.2;
         args[2].c=L'c';
         jmethodID id_goo=env->GetMethodID(env->GetObjectClass(obj),"goo","(IDC)V");
         env->CallVoidMethodA(obj,id_goo,args);
     delete []args;  //释放内存

静态方法的调用方式和成员方法调用一样。

3.5 本地创建Java对象

1) 本地代码创建Java对象
JNIEnv提供了下面几个方法来创建一个Java对象：

jobject NewObject(jclass clazz, jmethodID methodID,...);
jobject NewObjectV(jclass clazz, jmethodID methodID,va_list args);
jobject NewObjectA(jclass clazz, jmethodID methodID,const jvalue *args) ;

本地创建Java对象的函数和前面本地调用Java方法很类似：
第一个参数jclass class 代表的你要创建哪个类的对象第二个参数jmethodID methodID 代表你要使用哪个构造方法ID来创建这个对象。只要有jclass和jmethodID ，我们就可以在本地方法创建这个Java类的对象。指的一提的是：由于Java的构造方法的特点，方法名与类名一样，并且没有返回值，所以对于获得构造方法的ID的方法env->GetMethodID(clazz,method_name ,sig)中的第二个参数是固定为类名，第三个参数和要调用的构造方法有关，默认的Java构造方法没有返回值，没有参数。例如：

jclass clazz=env->FindClass("java/util/Date");                          //取得java.util.Date类的jclass对象
jmethodID id_date=env->GetMethodID(clazz,"Date","()V");    		//取得某一个构造方法的jmethodID
jobject date=env->NewObject(clazz,id_date);                            //调用NewObject方法创建java.util.Date对象

2) 本地方法对Java字符串的操作
在Java中，字符串String对象是Unicoode（UTF-16）编码，每个字符不论是中文还是英文还是符号，一个字符总是占用两个字节。在C/C++中一个字符是一个字节， C/C++中的宽字符是两个字节的。所以Java通过JNI接口可以将Java的字符串转换到C/C++的宽字符串（wchar_t*），或是传回一个UTF-8的字符串（char*）到C/C++，反过来，C/C++可以通过一个宽字符串，或是一个UTF-8编码的字符串创建一个Java端的String对象。可以看下面的一个例子：在Java端有一个字符串 String str="abcde";，在本地方法中取得它并且输出：

void native_string_operation (JNIEnv * env,  jobject obj)
{
         //取得该字符串的jfieldID
        jfieldID id_string=env->GetFieldID(env->GetObjectClass(obj), "str", "Ljava/lang/String;");
        jstring string=(jstring)(env->GetObjectField(obj, id_string));    //取得该字符串，强转为jstring类型。
    printf("%s",string);
}

由上面的代码可知，从java端取得的String属性或者是方法返回值的String对象，对应在JNI中都是jstring类型，它并不是C/C++中的字符串。所以，我们需要对取得的 jstring类型的字符串进行一系列的转换，才能使用。JNIEnv提供了一系列的方法来操作字符串：l const jchar *GetStringChars(jstring str, jboolean*isCopy) 将一个jstring对象，转换为（UTF-16）编码的宽字符串（jchar*）。l const char *GetStringUTFChars(jstring str,jboolean *isCopy)将一个jstring对象，转换为（UTF-8）编码的字符串（char*）。这两个函数的参数中，第一个参数传入一个指向Java 中String对象的jstring引用。第二个参数传入的是一个jboolean的指针，其值可以为NULL、JNI_TRUE、JNI_FLASE。如果为JNI_TRUE则表示开辟内存，然后把Java中的String拷贝到这个内存中，然后返回指向这个内存地址的指针。如果为JNI_FALSE，则直接返回指向Java中String的内存指针。这时不要改变这个内存中的内容，这将破坏String在Java中始终是常量的规则。如果是NULL，则表示不关心是否拷贝字符串。 使用这两个函数取得的字符，在不适用的时候，要分别对应的使用下面两个函数来释放内存。RealeaseStringChars(jstring jstr, const jchar*str)RealeaseStringUTFChars(jstring jstr, constchar* str)第一个参数指定一个jstring变量，即要释放的本地字符串的资源第二个参数就是要释放的本地字符串3) 创建Java String对象

jstring NewString(const jchar *unicode, jsizelen)             // 根据传入的宽字符串创建一个Java String对象
jstring NewStringUTF(const char *utf)                    	// 根据传入的UTF-8字符串创建一个Java String对象

4) 返回Java String对象的字符串长度

jsize GetStringLength(jstring jstr)                   //返回一个java String对象的字符串长度
jsize GetStringUTFLength(jstring jstr)                //返回一个java String对象经过UTF-8编码后的字符串长度

3.6 Java数组在本地代码中的处理

我们可以使用GetFieldID获取一个Java数组变量的ID，然后用GetObjectFiled取得该数组变量到本地方法，返回值为jobject，然后我们可以强制转换为j<Type>Array类型。

typedef jarray jbooleanArray;
typedef jarray jbyteArray;
typedef jarray jcharArray;
typedef jarray jshortArray;
typedef jarray jintArray;
typedef jarray jlongArray;
typedef jarray jfloatArray;
typedef jarray jdoubleArray;
typedef jarray jobjectArray;

j<Type>Array类型是JNI定义的一个对象类型，它并不是C/C++的数组，如int[]数组，double[]数组等等。所以我们要把j<Type>Array类型转换为C/C++中的数组来操作。JNIEnv定义了一系列的方法来把一个j<Type>Array类型转换为C/C++数组或把C/C++数组转换为j<Type>Array。

jsize GetArrayLength(jarray array)                                                        // 获得数组的长度
jobjectArray NewObjectArray(jsize len, jclass clazz, jobjectinit)                  // 创建对象数组，指定其大小
jobject GetObjectArrayElement(jobjectArray array, jsizeindex)                   // 获得数组的指定元素
void SetObjectArrayElement(jobjectArray array, jsizeindex,jobject val)      // 设置数组元素

 jbooleanArray NewBooleanArray(jsize len)            // 创建Boolean数组，指定其大小
 jbyteArray NewByteArray(jsize len)                        //下面的都类似，创建对应类型的数组，并指定大小
 jcharArray NewCharArray(jsize len) 
 jshortArray NewShortArray(jsize len) 
 jintArray NewIntArray(jsize len) 
 jlongArray NewLongArray(jsize len) 
 jfloatArray NewFloatArray(jsize len) 
 jdoubleArray NewDoubleArray(jsize len) 

// 获得指定类型数组的元素
jboolean * GetBooleanArrayElements(jbooleanArray array,jboolean *isCopy) 
jbyte * GetByteArrayElements(jbyteArray array, jboolean*isCopy) 
jchar * GetCharArrayElements(jcharArray array, jboolean*isCopy) 
jshort * GetShortArrayElements(jshortArray array, jboolean*isCopy) 
jint * GetIntArrayElements(jintArray array, jboolean*isCopy) 
jlong * GetLongArrayElements(jlongArray array, jboolean*isCopy) 
jfloat * GetFloatArrayElements(jfloatArray array,jboolean *isCopy) 
jdouble * GetDoubleArrayElements(jdoubleArray array,jboolean *isCopy) 

// 释放指定数组
void ReleaseBooleanArrayElements(jbooleanArray array,jboolean *elems,jint mode) 
void ReleaseByteArrayElements(jbyteArray array,jbyte*elems,jint mode) 
void ReleaseCharArrayElements(jcharArray array,jchar*elems,jint mode) 
void ReleaseShortArrayElements(jshortArray array,jshort*elems,jint mode) 
void ReleaseIntArrayElements(jintArray array,jint*elems,jint mode) 
void ReleaseLongArrayElements(jlongArray array,jlong*elems,jint mode) 
void ReleaseFloatArrayElements(jfloatArray array,jfloat*elems,jint mode) 
void ReleaseDoubleArrayElements(jdoubleArray array,jdouble *elems,jint mode) 

void * GetPrimitiveArrayCritical(jarray array, jboolean*isCopy) 
void ReleasePrimitiveArrayCritical(jarray array, void*carray, jint mode) 

 void GetBooleanArrayRegion(jbooleanArray array,jsizestart, jsize len, jboolean *buf) 
void GetByteArrayRegion(jbyteArray array,jsize start,jsize len, jbyte *buf) 
void GetCharArrayRegion(jcharArray array,jsize start,jsize len, jchar *buf) 
void GetShortArrayRegion(jshortArray array,jsize start,jsize len, jshort *buf) 
void GetIntArrayRegion(jintArray array,jsize start,jsize len, jint *buf) 
void GetLongArrayRegion(jlongArray array,jsize start,jsize len, jlong *buf) 
void GetFloatArrayRegion(jfloatArray array,jsize start,jsize len, jfloat *buf) 
void GetDoubleArrayRegion(jdoubleArray array,jsizestart, jsize len, jdouble *buf) 
void SetBooleanArrayRegion(jbooleanArray array, jsizestart, jsize len,const jboolean *buf) 
void SetByteArrayRegion(jbyteArray array, jsize start,jsize len,const jbyte *buf) 
void SetCharArrayRegion(jcharArray array, jsize start,jsize len,const jchar *buf) 
void SetShortArrayRegion(jshortArray array, jsizestart, jsize len,const jshort *buf) 
void SetIntArrayRegion(jintArray array, jsize start,jsize len,const jint *buf) 
void SetLongArrayRegion(jlongArray array, jsize start,jsize len,const jlong *buf) 
void SetFloatArrayRegion(jfloatArray array, jsizestart, jsize len,const jfloat *buf) 
void SetDoubleArrayRegion(jdoubleArray array, jsizestart, jsize len,const jdouble *buf)

上面是JNIEnv提供给本地代码调用的数组操作函数，大致可以分为下面几类：1) 获取数组的长度

jsize GetArrayLength(jarray array);

2) 对象类型数组的操作

jobjectArray NewObjectArray(jsize len, jclass clazz,jobject init)                   // 创建
jobject GetObjectArrayElement(jobjectArray array, jsizeindex)                            // 获得元素 
void SetObjectArrayElement(jobjectArray array, jsizeindex,jobject val)       // 设置元素

JNI没有提供直接把Java的对象类型数组（Object[ ]）直接转到C++中的jobject[ ]数组的函数。而是直接通过Get/SetObjectArrayElement这样的函数来对Java的Object[ ]数组进行操作3) 对基本数据类型数组的操作基本数据类型数组的操作方法比较多，大致可以分为如下几类：

Get<Type>ArrayElements/Realease<Type>ArrayElements;
Get<Type>ArrayElements(<Type>Array arr, jboolean*isCopied);

这类函数可以把Java基本类型的数组转换到C/C++中的数组。有两种处理方式，一是拷贝一份传回本地代码，另一种是把指向Java数组的指针直接传回到本地代码，处理完本地化的数组后，通过Realease<Type>ArrayElements来释放数组。处理方式由Get方法的第二个参数isCopied来决定。Realease<Type>ArrayElements(<Type>Arrayarr,<Type>* array, jint mode)用这个函数可以选择将如何处理Java和C/C++本地数组：其第三个参数mode可以取下面的值：l 0：对Java的数组进行更新并释放C/C++的数组l JNI_COMMIT：对Java的数组进行更新但是不释放C/C++的数组l JNI_ABORT：对Java的数组不进行更新，释放C/C++的数组例如：Test.java

public class Test {
         privateint [] arrays=new int[]{1,2,3,4,5};
         publicnative void show();
         static{
                   System.loadLibrary("NativeTest");
         }
         publicstatic void main(String[] args) {
                   newTest().show();
         }
}

本地方法：

void native_test_show(JNIEnv * env,  jobject obj)
{
         jfieldIDid_arrsys=env->GetFieldID(env->GetObjectClass(obj),"arrays","[I");
         jintArrayarr=(jintArray)(env->GetObjectField(obj, id_arrsys));
         jint*int_arr=env->GetIntArrayElements(arr,NULL);
         jsizelen=env->GetArrayLength(arr);
         for(inti=0; i<len; i++)
         {
                   cout<<int_arr[i]<<endl;
         }
         env->ReleaseIntArrayElements(arr,int_arr,JNI_ABORT);
}

4) 对象类型的数组Object[]: JNI没有提供直接把java的对象类型数组（Object[]）直接转到c/c++中的jobject[]数组的函数;而是直接通过GetObjectArrayElement (JNIEnv *env, jobjectArray array, jsize index)/ SetObjectArrayElement (JNIEnv *env, jobjectArray array, jsize index, jobject val)这样的函数来对java的Object[]数组进行操作。注意：使用上述的函数也不用释放任何资源。

1.7局部引用与全局引用

1) JNI中的引用变量Java代码与本地代码里在进行参数传递与返回值复制的时候，要注意数据类型的匹配。对于int, char等基本类型直接进行拷贝即可，对于Java中的对象类型，通过传递引用实现。VM保证所有的Java对象正确的传递给了本地代码，并且维持这些引用，因此这些对象不会被Java的gc（垃圾收集器）回收。因此，本地代码必须有一种方式来通知VM本地代码不再使用这些Java对象，让gc来回收这些对象。 JNI将传递给本地代码的对象分为两种：局部引用和全局引用。l 局部引用：只在上层Java调用本地代码的函数内有效，当本地方法返回时，局部引用自动回收。l 全局引用：只有显示通知VM时，全局引用才会被回收，否则一直有效，Java的gc不会释放该引用的对象。默认的话，传递给本地代码的引用是局部引用。所有的JNI函数的返回值都是局部引用。

jstring

MyNewString(JNIEnv *env, jchar *chars, jint len)
{
    static jclass stringClass = NULL;               //static 不能保存一个局部引用
    jmethodID cid;
    jcharArray elemArr;
    jstring result;
    if(stringClass == NULL) {
       stringClass = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");    // 局部引用
        if(stringClass == NULL) {
           return NULL; /* exception thrown */
        }
    }
    /* It iswrong to use the cached stringClass here,
       because itmay be invalid. */
    cid =(*env)->GetMethodID(env, stringClass, "<init>","([C)V");
    ...
    elemArr =(*env)->NewCharArray(env, len);
    ...
    result =(*env)->NewObject(env, stringClass, cid, elemArr);
   (*env)->DeleteLocalRef(env, elemArr);
    return result;
}

2) 手动释放局部引用情况虽然局部引用会在本地代码执行之后自动释放，但是有下列情况时，要手动释放：l 本地代码访问一个很大的Java对象时，在使用完该对象后，本地代码要去执行比较复杂耗时的运算时，由于本地代码还没有返回，Java收集器无法释放该本地引用的对象，这时，应该手动释放掉该引用对象。

/* A native method implementation */
JNIEXPORT void JNICALL
func(JNIEnv *env, jobject this)
{
    lref =...              /* a large Java object*/
    ...                     /* last use of lref */
   (*env)->DeleteLocalRef(env, lref);
   lengthyComputation();   /* maytake some time */
    return;                 /* all local refs are freed */
}

这个情形的实质，就是允许程序在native方法执行期间，java的垃圾回收机制有机会回收native代码不在访问的对象。l 本地代码创建了大量局部引用，这可能会导致JNI局部引用表溢出，此时有必要及时地删除那些不再被使用的局部引用。比如：在本地代码里创建一个很大的对象数组。

for (i = 0; i < len; i++) {
    jstring jstr= (*env)->GetObjectArrayElement(env, arr, i);
    ... /*process jstr */
   (*env)->DeleteLocalRef(env, jstr);
}

在上述循环中，每次都有可能创建一个巨大的字符串数组。在每个迭代之后，native代码需要显示地释放指向字符串元素的局部引用。l 创建的工具函数，它会被未知的代码调用，在工具函数里使用完的引用要及时释放。l 不返回的本地函数。例如，一个可能进入无限事件分发的循环中的方法。此时在循环中释放局部引用，是至关重要的，这样才能不会无限期地累积，进而导致内存泄露。局部引用只在创建它们的线程里有效，本地代码不能将局部引用在多线程间传递。一个线程想要调用另一个线程创建的局部引用是不被允许的。将一个局部引用保存到全局变量中，然后在其它线程中使用它，这是一种错误的编程。3) 全局引用在一个本地方法被多次调用时，可以使用一个全局引用跨越它们。一个全局引用可以跨越多个线程，并且在被程序员手动释放之前，一直有效。和局部引用一样，全局引用保证了所引用的对象不会被垃圾回收。JNI允许程序员通过局部引用来创建全局引用, 全局引用只能由NewGlobalRef函数创建。下面是一个使用全局引用例子：

jstring
MyNewString(JNIEnv *env, jchar *chars, jint len)
{
    static jclass stringClass = NULL;
    ...
    if(stringClass == NULL) {
        jclasslocalRefCls =
           (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");
        if(localRefCls == NULL) {
           return NULL; 
        }
        /* Createa global reference */
       stringClass = (*env)->NewGlobalRef(env, localRefCls);
        /* Thelocal reference is no longer useful */
       (*env)->DeleteLocalRef(env, localRefCls);
        /* Is theglobal reference created successfully? */
        if(stringClass == NULL) {
           return NULL; /* out of memory exception thrown */
        }
    }
    ...
}

4) 释放全局引用在native代码不再需要访问一个全局引用的时候，应该调用DeleteGlobalRef来释放它。如果调用这个函数失败，Java VM将不会回收对应的对象。

1.8 本地C代码中创建Java对象及本地JNI对象的保存

1) Android中Bitmap对象的创建通常在JVM里创建Java的对象就是创建Java类的实例，再调用Java类的构造方法。而有时Java的对象需要在本地代码里创建。以Android中的Bitmap的构建为例，Bitmap中并没有Java对象创建的代码及外部能访问的构造方法，所以它的实例化是在JNI的c中实现的。BitmapFactory.java中提供了得到Bitmap的方法，时序简化为：BitmapFactory.java->BitmapFactory.cpp -> GraphicsJNI::createBitmap() [graphics.cpp]GraphicsJNI::createBitmap()[graphics.cpp]的实现：

jobjectGraphicsJNI::createBitmap(JNIEnv* env, SkBitmap*bitmap, bool isMutable,
                                  jbyteArrayninepatch, intdensity)
{
   SkASSERT(bitmap != NULL);
    SkASSERT(NULL!= bitmap->pixelRef());
 
    jobject obj=env->AllocObject(gBitmap_class);
    if (obj) {
       env->CallVoidMethod(obj,gBitmap_constructorMethodID,
                           (jint)bitmap,isMutable, ninepatch, density);
        if(hasException(env)) {
            obj =NULL;
        }
    }
    return obj;
}

而gBitmap_class的得到是通过：

jclass c=env->FindClass("android/graphics/Bitmap");
gBitmap_class =(jclass)env->NewGlobalRef(c);
//gBitmap_constructorMethodID是Bitmap的构造方法（方法名用”<init>”）的jmethodID:
gBitmap_constructorMethodID=env->GetMethodID(gBitmap_class, "<init>",  "(IZ[BI)V");

总结一下，c中如何访问Java对象的属性：1) 通过JNIEnv::FindClass()找到对应的jclass；2) 通过JNIEnv::GetMethodID()找到类的构造方法的jfieldID；3) 通过JNIEnv::AllocObject创建该类的对象；4) 通过JNIEnv::CallVoidMethod()调用Java对象的构造方法。 2) 本地JNI对象保存在Java环境中C代码中某次被调用时生成的对象，在其他函数调用时是不可见的，虽然可以设置全局变量但那不是好的解决方式，Android中通常是在Java域中定义一个int型的变量，在本地代码生成对象的地方，与这个Java域的变量关联，在别的使用到的地方，再从这个变量中取值。以JNICameraContext为例来说明：JNICameraContext是android_hardware_camera.cpp中定义的类型，并会在本地代码中生成对象并与Java中android.hardware.Camera的mNativeContext关联。在注册native函数之前，C中就已经把Java域中的属性的jfieldID得到了。通过下列方法：

jclass clazz =env->FindClass("android/hardware/Camera ");
jfieldID field = env->GetFieldID(clazz, "mNativeContext","I");

如果执行成功，把field保存到fileds.context成员变量中。生成cpp对象时，通过JNIEnv::SetIntField()设置为Java对象的属性

static void android_hardware_Camera_native_setup(JNIEnv*env, jobject thiz,
    jobjectweak_this, jintcameraId)
{
    // …
   sp<JNICameraContext>context = new JNICameraContext(env, weak_this,clazz, camera);
    // …
    // 该处通过context.get()得到context对象的地址，保存到了Java中的mNativeContext属性里
   env->SetIntField(thiz,fields.context, (int)context.get());
}

而要使用时，又通过JNIEnv::GetIntField()获取Java对象的属性，并转化为JNICameraContext类型：

JNICameraContext* context=reinterpret_cast<JNICameraContext*>(env->GetIntField(thiz,fields.context));
    if (context!= NULL) {
        // …
    }

总结一下，c++中生成的对象如何保存和使用：1) 通过JNIEnv::FindClass()找到对应的jclass；2) 通过JNIEnv::GetFieldID()找到类中属性的jfieldID；3) 某个调用过程中，生成cpp对象时，通过JNIEnv::SetIntField()设置为Java对象的属性；4) 另外的调用过程中，通过JNIEnv::GetIntField()获取Java对象的属性，再转化为真实的对象类型。