JNI概述

• Java程序中的函数可以调用Native语言写的函数，Native一般指的是C/C++写的函数
• Native层中的函数可以调用Java层的函数，也就是在C/C++程序中调用Java的函数
  要想做到以上两点，JNI（Java Native Interface）技术应运而生。
  深入分析后可以知道，虽然Java代码具有平台无关性，但运行在具体平台上的Java虚拟机并不能做到这一点，但是JNI技术的出现屏蔽了不同平台的差异，使得上层的Java具有了平台无关的特性。

MediaScanner的分析

android大量使用了JNI技术，书中分析了MediaScanner这个例子。

1. Java世界对应的是MediaScanner类，这个类一些函数需要Native层来实现，比如对目录的扫描。
2. Native层对应是libmedia.so，他完成了实际的功能。
3. JNI层对应的是libmedia_jni.so，这里可以看出JNI层其实也是Native代码写的。其中下划线前的media是Native层库的名字，这里指的就死libmedia库，android对JNI库的名字有规范，一般是:
   lib模块名_jni.so
4. Java层的MediaScanner将通过libmedia_jni.so来与Native层的libmedia.so交互。

Java层的MediaScanner

framewor/base/media/java/android/media/MediaScanner.java是MediaScanner在Java层源码的位置。

   public class MediaScanner
   {    
      static {
          /**加载对应的JNI库，media_jni是对应JNI库的名字，实际上加载动态库的时候他会拓展成libmedia_jni.so **/        
          System.loadLibrary("media_jni");        
          native_init();   //调用native_init()函数，他是一个native函数
       }
      ......
      //扫面目录的函数，里面用到了processDirectory这个native函数
      public void scanDirectories(String[] directories, String volumeName) {
      ......
      for (int i = 0; i < directories.length; i++) { 
            processDirectory(directories[i], mClient);
      }
      ......
      private native void processDirectory(String path, MediaScannerClient client);
      private static native final void native_init();
      ......

这里说明了两点内容，在需要native函数的java类中会包括JNI的加载和Native函数的声明，指示它由JNI层去完成。

1. JNI加载流程
   Java层要调用Native函数，必须通过位于JNI层的动态库才能实现。动态库的必须在运行时加载，所以，我们通常的做法就是在类的static语句中加入System.loadLibrary方法完成对动态库的加载，系统会自动将参数转化成对应环境下真实动态库的名字。linux上是so文件，win下就是dll文件。
2. Java的native函数
   加载完JNI库后，我们只需要在Java中声明由关键字native修饰的函数即可。是不是很简单，但是JNI层的MediaScanner就没那么轻松了。

JNI层的MediaScanner

JNI层的MediaScanner代码位于
frameworks/base/media/jni/android_media_MediaScanner.cpp
上面再Java层声明的native_init和processFile在这里都有具体的实现，那么问题就来了，Java层声明的函数如何才能对应到JNI层的。

1. 注册JNI函数

native_init函数位于android.media这个包中，这样可以得到它的全路径名称android.media.MediaScanner.native_init，之后再将.全部换成_，native_init就找到了JNI层的实现。
上述就是JNI函数注册的问题

• 静态注册
  流程如下：

  
  

注意：因为packagename是该类完整的包名，所以javah命令需要在包外面执行，否则会找不到该类
静态注册的弊端：1、需要编译所有声明了native函数的java类。2、javah生成的jni函数名会特别长。 3、初次调用native函数时要根据函数名来搜索对应JNI层的函数，并建立关联，这会影响效率。

• 动态注册
  既然Java Native函数和JNI函数一一对应，能不能有这种结构可以保存这种关联关系呢，肯定是有的，在JNI技术中有一种JNINativeMethod的结构，它记录下了这些关联关系。其实Android大部分采用的是动态注册的方法
  MediaScanner的JNI层中的示例：
  static const JNINativeMethod gMethods[] = {
  {
  "processDirectory",
  "(Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V",
  (void )android_media_MediaScanner_processDirectory
  },
  {
  "processFile",
  "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V",
  (void )android_media_MediaScanner_processFile
  },
  .......
  {
  "native_init",
  "()V",
  (void )android_media_MediaScanner_native_init
  },
  ......
  };
  基本结构定义：
  typedef struct {
  //java类中native函数的名字，不用携带包名，例如“native_init”
  const char name;
  //java函数的签名信息，用字符串表示，是参数类型和返回值类型的组合
  const char signature；
  //JNI层对应函数的函数指针，它是void 类型
  void* fnPtr；
  }JNINativeMethod；

  定义完毕之后，需要执行注册

   int register_android_media_MediaScanner(JNIEnv *env){
      return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,  
           kClassMediaScanner, gMethods, NELEM(gMethods));
  }
  

  我们发现AndroidRunTime类提供了注册函数，而它又调用了JNIHelp中的jniRegisterNativeMethods方法，最终会走到JNIEnv的RegisterNatives完成注册工作。

那到底是什么时候去执行这个？
在Java层执行System.loadLibrary加载JNI动态库后，紧接着会查找该库中一个JNI_OnLoad的函数，如果有的话，动态注册就在这里完成。然而在MediaScanner对应的android_media_MediaScanner.cpp中并没有发现这个函数。由于多媒体系统中很对地方用到JNI，所以register_android_media_MediaScanner这个注册方法被放在了android_media_MediaPlayer.cpp的JNI_OnLoad方法中，当然还有其它的多媒体相关的注册函数。

数据类型转换

主要解决的问题是：在Java中调用native函数传递的参数是Java数据类型，如何将他们转化成Native的数据类型。
Java分基本数据类型和引用数据类型，先看基本数据类型：

这里要注意的是转换成Native类型后对应的数据类型的字长，char在Java中是占两个字节，jchar同样也是，要区别于普通char只占一个字节。

引用类型的转换

再拿MediaScanner举例，其中的processFile
android_media_MediaScanner_processFile( JNIEnv *env, jobject thiz, jstring path, jstring mimeType, jobject client){
Java层的函数中只传了三个参数，即path，mineType和client，这里它们的类型都转化成了native类型。前两个参数分别是JNIEnv和Java层的MediaScanner对象（jobject）

JNIEnv

JNIEnv其实是一个与线程相关的代表JNI环境的结构体。

JNIEnv提供了JNI相关的系统函数，这些函数可以做到：调用Java函数和操作jobject对象等。

1. 通过JNIEnv操作jobject
   在JNI规则中，用jfiledID和jMethodID来表示java类的成员变量和成员函数。比如MyMediaScannerClient中。
   代码中将scanFile和handleStringTag函数的jmethodID保存为MyMediaScannerClient的成员变量，这是为了解决每次操作object都会去查询jmethodID或jfieldID而带来的运行效率降低。
   使用可以看virtual status_t scanFile中的mEnv->CallVoidMethod
   完成JNI层调用Java对象的函数。
2. jstring
   JNIEnv提供有关jstring的函数
3. JNI签名介绍
   Java函数支持函数重载，也就是说，可以定义同名但是不同参数的函数，但仅仅根据函数名是没法找到具体函数的。为了解决这个问题，JNI技术就将参数类型和返回值类型的组合作为一个函数的签名信息，有了这个签名和函数名，就能很顺利的找到Java中的函数。
4. 垃圾回收
   JNI的三种类型引用技术：
   local reference：本地引用，一旦JNI函数返回时，jobject就可能会被回收
   Global reference：全局引用，不主动释放不会被回收
   Weak Global reference：特殊的全局引用，可能会被回收，每次使用时需要判断是否回收

5. JNI中的异常处理

   
   
   
   

   JNIEnv提供了三个函数给予帮助
   ExceptionOccured函数，用来判断是否发生异常
   ExceptionClear函数，用来清理JNI层发生的异常。
   ThrownNew函数，用来Java层抛出异常。