JNI 学习笔记（三）-- JNI访问数组、引用、异常处理、缓存策略

1. 访问数组

1. 基本类型的数组

package com.zeking.jni;

public class JniTest03 {

public native void getArray(int[] intArray);

static{
System.loadLibrary("JniTest03");
}

public static void main(String[] args) {

JniTest03 jniTest03 = new JniTest03();
int [] intArray = {99,66,77,33,22,88};
jniTest03.getArray(intArray);
}
}

#include "com_zeking_jni_JniTest03.h"
#include <string.h>
#include <Windows.h>

/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    getArray
* Signature: ([I)V
*/
// 访问基本类型数据数组
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_getArray
(JNIEnv * env, jobject jobj, jintArray jintArray){

int compare(jint *a,jint *b);

jint *elements  = (*env)->GetIntArrayElements(env, jintArray, NULL);

if (elements == NULL){
return;
}

int length = (*env)->GetArrayLength(env, jintArray);

int i = 0;
for (i;i < length; i++){
printf("排序前：第%d个值是：%d\n",i,elements[i]);
}

qsort(elements,length,sizeof(jint),compare);
int j = 0;
for (j; j < length; j++){
printf("排序后：第%d个值是：%d\n", j, elements[j]);
}

(*env)->ReleaseIntArrayElements(env, jintArray, elements, JNI_COMMIT);

}

int compare(jint *a ,jint *b){
return *a - *b;
}

2. 引用类型的数组

package com.zeking.jni;

public class JniTest03 {

public native String[] initStringArray(int size);

static{
System.loadLibrary("JniTest03");
}

public static void main(String[] args) {

JniTest03 jniTest03 = new JniTest03();
String[] arr = jniTest03.initStringArray(5);
for(int i = 0; i< arr.length;i++){
System.out.println(arr[i]);
}
}
}

/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    initStringArray
* Signature: (I)[Ljava/lang/String;
*/
// 访问引用数据类型的数组
JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_initStringArray
(JNIEnv *env, jobject jobj, jint size){
int i;
jclass jclz = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");

if (jclz == NULL){
return NULL;
}
// 创建jobjectArray
jobjectArray result = (*env)->NewObjectArray(env, size, jclz, jobj);

if (result == NULL){
return NULL;
}
// 赋值
for (i = 0; i < size; i++){
// C 字符串
char * c_str = (char*)malloc(256);
memset(c_str, 0, 256);
// 将int 转换成为char
sprintf(c_str, "hello num:%d\n", i);
// C ->jstring
jstring str = (*env)->NewStringUTF(env, c_str);

if (str == NULL){
return NULL;
}
// 将jstring 赋值给数组
(*env)->SetObjectArrayElement(env, result, i, str);

free(c_str);
c_str = NULL;

}
// 返回jobjectArray
return result;
}

2. JNI引用

1. 局部引用

package com.zeking.jni;

public class JniTest03 {

public native void localRef();

static{
System.loadLibrary("JniTest03");
}

public static void main(String[] args) {

JniTest03 jniTest03 = new JniTest03();
jniTest03.localRef();
}
}

/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    localRef
* Signature: ()V
*/
// JNI 引用
// 局部引用
// 用来在JNI层生成JVM里面非基本类型数据结构的方法都是可以用于定义局部引用
// 定义方式多样：FindClass，NewObject,GetObjectClass,NewCharArray.... NewLocalRef()
// 释放方式： 1 方法调用完JVM 会自动释放 2.DeleteLocalRef
// 为什么 会自动释放，我们还要手动释放呢？在JNI里面会有一个 JNI局部引用表，
// 在ANDROID里面，整个android系统给 这个表 分配的内存他能够存储 比如 512个，
// 也就是说在android系统只能在同一时刻最多创建512个局部引用，每创建一个引用
// JVM就会把他放到这个JNI局部引用表里面来，如果没有手动及时释放，很可能创建的
// 引用一下子就达到了512个，音视频里面容易导致溢出
// 局部引用 ： 不能在多线程里面使用，只能应用于定义的接口里面
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_localRef
(JNIEnv * env, jobject jobj){

int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++){
jclass jclz = (*env)->FindClass(env, "java/util/Date");
// 这个并不是引用，因为他没有定义一个对象，创建一个JVM里面的数据类型对象
jmethodID jmid = (*env)->GetMethodID(env, jclz, "<init>", "()V");
// 创建一个Date类型的局部引用
jobject jobj = (*env)->NewObject(env, jclz, jmid);
// 使用这个引用 ，下面代码省略

// 释放这个引用
(*env)->DeleteLocalRef(env, jclz);
(*env)->DeleteLocalRef(env, jobj);

}
}

2. 全局引用

package com.zeking.jni;

public class JniTest03 {

public native void createGlobalRef();

public native String getGlobalRef();

public native void delGlobalRef();

static{
System.loadLibrary("JniTest03");
}

public static void main(String[] args) {

JniTest03 jniTest03 = new JniTest03();
jniTest03.createGlobalRef();
System.out.println(jniTest03.getGlobalRef());
jniTest03.delGlobalRef();
System.out.println("globalRef is released");
}
}

// 全局引用
// 跨进程，跨方法使用（可以多线程使用）
// NewGlobalRef 是创建全局引用的唯一方法
jstring global_str;
/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    createGlobalRef
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_createGlobalRef
(JNIEnv * env, jobject jobj){
jobject obj =(*env)->NewStringUTF(env, "JNI is intersting");
global_str =  (*env)->NewGlobalRef(env, obj);
}

/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    getGlobalRef
* Signature: ()Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_getGlobalRef
(JNIEnv * env, jobject jobj){
return global_str;
}

/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    delGlobalRef
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_delGlobalRef
(JNIEnv *env, jobject jobj){
(*env)->DeleteGlobalRef(env, global_str);
}

//弱全局引用
//它不会阻止GC,/跨线程，跨方法使用
//NewWeakGlobalRef 是创建弱全局引用的唯一方法
jclass g_weak_cls;
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_createWeakRef
(JNIEnv * env, jobject jobj) {
jclass cls_string = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");
g_weak_cls = (*env)->NewWeakGlobalRef(env, c ls_string);
return g_weak_cls;
}

3. 异常

package com.zeking.jni;

public class JniTest03 {

public native void exception();

static{
System.loadLibrary("JniTest03");
}

public static void main(String[] args) {

JniTest03 jniTest03 = new JniTest03();

try {
// 如果不做处理，java是补获不到 exception，后面的java代码没办法继续执行
jniMain.exception();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.toString());
}

System.out.println("----------------异常发生后-------------");
}
}

/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    exception
* Signature: ()V
*/
// 异常展示
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_exception
(JNIEnv * env, jobject jobj){
jclass jlaz = (*env)->GetObjectClass(env, jobj);

jfieldID fid = (*env)->GetFieldID(env, jlaz, "key","Ljava/string/String");

printf("exception \n");
}

下面是控制台输出的内容

当我们运行的时候会报错,

当我们在找 key 这个id 的时候 ，不存在

但是 printf(“exception \n”); 还是打印出来了，如果是java的话，如果报了异常，我们不去捕获他，后面的代码没办法继续执行

Exception in thread "main" java.lang.NoSuchFieldError: key
at com.zeking.jni.JniTest03.exception(Native Method)
at com.zeking.jni.JniTest03.main(JniTest03.java:40)
exception

如何让java层顺利的执行后面的代码呢？

如何让java层顺利的捕获到jni的异常呢？

/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    exception
* Signature: ()V
*/
// 抛出异常
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_exception
(JNIEnv * env, jobject jobj){
jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, jobj);
jfieldID fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "key", "Ljava/lang/String;");

//检查是否发送异常,java 里面的检查是 try catch
jthrowable ex = (*env)->ExceptionOccurred(env);
// 判断异常是否发送 ，相当于 catch ，说明发生了异常
if (ex != NULL) {
jclass newExc;
//清空JNI 产生的异常，如果只是这句代码，没有后面的，这样清空了代码，java层可以继续执行后面的代码
//即可以打印出----------------异常发生后------------- 这个字符串
(*env)->ExceptionClear(env);
// 模拟 java中的  IllegalArgumentException
newExc = (*env)->FindClass(env, "java/lang/IllegalArgumentException");
if (newExc == NULL)
{
printf("exception newExc NULL \n");
return;
}
(*env)->ThrowNew(env, newExc, "Throw exception from JNI: GetFieldID faild ");
}

}

结果打印

java.lang.IllegalArgumentException: The exception from JNI:GetFieldID failed
-----------发生异常后 ----------
exception

后面会写一篇关于 异常的工具类的 文章，还有 打印log的工具类的文章

4. 缓存

1. 局部静态变量进行缓存

package com.zeking.jni;

public class JniTest03 {

public String key = "zeking";

public native void cached();

static{
System.loadLibrary("JniTest03");
}

public static void main(String[] args) {

JniTest03 jniTest03 = new JniTest03();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
jniTest03.cached();

}
}
}

/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    cached
* Signature: ()V
*/
// 局部静态变量进行缓存.
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_cached
(JNIEnv * env, jobject jobj){
jclass jclz = (*env)->GetObjectClass(env, jobj);
// static 关键字就是告诉我们他是一个静态变量，如果定义的静态变量是一个局部变量
// 这个局部变量会存储在 static的 静态存储区，
// 意味着他只要定义初始化一次，以后在访问同一个静态区的时候，
// 他会一直有定义，不会被释放
static jfieldID fid = NULL;
if (fid == NULL){
fid = (*env)->GetFieldID(env, jclz,"key", "Ljava/lang/String;");
printf("GetFieldId \n");
}
}

2. 全局变量进行缓存

package com.zeking.jni;

public class JniTest03 {

public String key = "zeking";

public native static void cachedGlobal();

static{
System.loadLibrary("JniTest03");
}

public static void main(String[] args) {

JniTest03 jniTest03 = new JniTest03();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
cachedGlobal();
}
}
}

static jfieldID global_fid;// static 全局只能在这个定义的后面才能被使用，
/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    cachedGlobal
* Signature: ()V
*/
// 全局变量
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_cachedGlobal
(JNIEnv * env, jclass jclz){

if (global_fid == NULL){
global_fid = (*env)->GetFieldID(env, jclz, "key", "Ljava/lang/String;");
printf("GetFieldId Global\n");
}
}

5. 缓存策略和弱引用联合使用带来的问题

package com.zeking.jni;

public class Refence {

public int getRef(int num) {
return num;
}
}

package com.zeking.jni;

public class JniTest03 {

public native String acessCacheNewString();

public native String acessCF();

static{
System.loadLibrary("JniTest03");
}

public static void main(String[] args) {

JniTest03 jniTest03 = new JniTest03();
for(int i = 0 ; i < 10 ; i++){
jniTest03.acessCF();
long[] arr = new long[1024*1024];
}
}
}

/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    acessCacheNewString
* Signature: ()Ljava/lang/String;
*/
// 缓存策略和弱引用联合使用带来的问题
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
(JNIEnv * env , jobject jobj){
// 定义一个静态的局部变量
static jclass cls_string = NULL;
if (cls_string == NULL){
printf("in   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString \n");
// 给局部静态变量赋一个局部引用
cls_string = (*env)->FindClass(env,"com/zeking/jni/Refence" );
}

// 使用这个静态局部变量 ，， 第二次进来，这边可能出现了问题，因为这个cls_string 可能指向一个被JVM释放，指向一个野指针。
jmethodID jmi = (*env)->GetMethodID(env, cls_string, "getRef", "(I)I");
jthrowable ex = (*env)->ExceptionOccurred(env);

if (ex != NULL){
jclass newExc;
// 让java继续运行
(*env)->ExceptionDescribe(env);
(*env)->ExceptionClear(env);
printf("c exception happend\n");
}

printf("out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString \n");

return NULL;
}

/*
* Class:     com_zeking_jni_JniTest03
* Method:    acessCF
* Signature: ()Ljava/lang/String;
*/
// 调用 acessCF 方法 其实他里面就是调用了acessCacheNewString方法，
// 当调用完 acessCF 方法之后，他里面的东西就被释放了，但是
// acessCacheNewString 中的cls_string 是一个  静态的 局部变量，他没有被释放
// 当我们再次调用 AcessCF 方法之后，cls_string 指向的是一个被释放的区域（指向一个野指针）
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCF
(JNIEnv * env, jobject jobj){
return Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString(env, jobj);
}

下面就是控制台输出的内容 ，发生了异常

java.lang.NoSuchMethodError: getRef
at com.zeking.jni.JniTest03.acessCF(Native Method)
at com.zeking.jni.JniTest03.main(JniTest03.java:67)
java.lang.NoSuchMethodError: getRef
at com.zeking.jni.JniTest03.acessCF(Native Method)
at com.zeking.jni.JniTest03.main(JniTest03.java:67)
in   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
c exception happend
out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
c exception happend
out   Java_com_zeking_jni_JniTest03_acessCacheNewString
Exception in thread "main" Exception in thread "main"