Android(安卓)JNI 之 JNIEnv 解析

jni.h文件: 了解 JNI 需要配合 jni.h 文件, jni.h 是 Google NDK 中的一个文件, 位置是$/android-ndk-r9d/platforms/android-19/arch-arm/usr/include/jni.h;

1. JNIEnv 作用

JNIEnv 概念: 是一个线程相关的结构体, 该结构体代表了 Java 在本线程的运行环境 ;

JNIEnv 与 JavaVM: 注意区分这两个概念;

--JavaVM: JavaVM 是 Java虚拟机在 JNI 层的代表, JNI 全局只有一个;

--JNIEnv: JavaVM 在线程中的代表, 每个线程都有一个, JNI 中可能有很多个 JNIEnv;

JNIEnv 作用:

--调用 Java 函数: JNIEnv 代表 Java 运行环境, 可以使用 JNIEnv 调用 Java 中的代码;

--操作 Java 对象: Java 对象传入 JNI 层就是 Jobject 对象, 需要使用 JNIEnv 来操作这个 Java 对象;

2. JNIEnv 的创建和释放

JNIEnv 创建和释放: 从 JavaVM 获得 : 下面是 JavaVM 结构体的代码,

--C语言中来源: JNIInvokeInterface 是 C 语言环境中的 JavaVM 结构体, 调用 (*AttachCurrentThread)(JavaVM*, JNIEnv**, void*) 方法, 可以获取 JNIEnv结构体;

--C++ 中来源: _JavaVM 是 C++ 中的 JavaVM 结构体, 调用 jint AttachCurrentThread(JNIEnv** p_env, void* thr_args) 方法, 可以获取 JNIEnv 结构体;

--C语言中释放: 调用 JavaVM结构体 (JNIInvokeInterface) 中的 (*DetachCurrentThread)(JavaVM*)方法, 可以释放本线程中的 JNIEnv;

--C++ 中释放: 调用 JavaVM 结构体 (_JavaVM) 中的 jint DetachCurrentThread(){ return functions->DetachCurrentThread(this); } 方法, 即可释放本线程中的 JNIEnv ;

/* * JNI invocation interface. */struct JNIInvokeInterface {    void*       reserved0;    void*       reserved1;    void*       reserved2;     jint        (*DestroyJavaVM)(JavaVM*);        /* 创建 JNIEnv , 每个线程创建一个 */    jint        (*AttachCurrentThread)(JavaVM*, JNIEnv**, void*);        /* 释放本线程的 JNIEnv */    jint        (*DetachCurrentThread)(JavaVM*);    jint        (*GetEnv)(JavaVM*, void**, jint);    jint        (*AttachCurrentThreadAsDaemon)(JavaVM*, JNIEnv**, void*);}; /* * C++ version. */struct _JavaVM {    const struct JNIInvokeInterface* functions; #if defined(__cplusplus)    jint DestroyJavaVM()    { return functions->DestroyJavaVM(this); }    /* 创建 JNIEnv , 每个线程创建一个 , 调用的C语言结构提中的方法, C 与 C++ 方法相同 */    jint AttachCurrentThread(JNIEnv** p_env, void* thr_args)    { return functions->AttachCurrentThread(this, p_env, thr_args); }    /* 释放本线程的 JNIEnv , 调用的C语言结构提中的方法, C 与 C++ 方法相同 */    jint DetachCurrentThread()    { return functions->DetachCurrentThread(this); }    jint GetEnv(void** env, jint version)    { return functions->GetEnv(this, env, version); }    jint AttachCurrentThreadAsDaemon(JNIEnv** p_env, void* thr_args)    { return functions->AttachCurrentThreadAsDaemon(this, p_env, thr_args); }#endif /*__cplusplus*/};

3. JNIEnv 体系结构

线程相关 : JNIEnv 是线程相关的, 即在每个线程中都有一个 JNIEnv 指针, 每个JNIEnv 都是线程专有的, 其它线程不能使用本线程中的 JNIEnv, 线程 A 不能调用线程 B 的 JNIEnv;

JNIEnv 不能跨线程:

--当前线程有效: JNIEnv 只在当前线程有效, JNIEnv 不能在线程之间进行传递, 在同一个线程中, 多次调用 JNI层方法, 传入的 JNIEnv 是相同的;

--本地方法匹配多JNIEnv: 在 Java 层定义的本地方法, 可以在不同的线程调用, 因此可以接受不同的 JNIEnv;

JNIEnv 结构: 由上面的代码可以得出, JNIEnv 是一个指针, 指向一个线程相关的结构, 线程相关结构指向 JNI 函数指针数组, 这个数组中存放了大量的 JNI 函数指针, 这些指针指向了具体的 JNI 函数;

4. 分析 JNIEnv 相关代码

JNIEnv 定义的相关代码:

/* 声明结构体, 以便在下面能够使用 */struct _JNIEnv;struct _JavaVM;/* 声明 C 语言环境中的 JNIEnv 为 C_JNIEnv 指针, 指向 JNINativeInterface 结构体 */typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv; #if defined(__cplusplus)/* C++环境下, JNIEnv 是结构体 */typedef _JNIEnv JNIEnv;typedef _JavaVM JavaVM;#else/* C语言环境下, JNIEnv是指针 */typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;#endif

--JNINativeInterface 结构体: 该结构体中定义了大量的函数指针, 这些函数指针指向与 Java 相关的变量有关的函数, 如果是 C 语言环境中, JNIEnv 就是指向该结构体的指针;

--_JNIEnv 结构体: C++ 环境中的 JNIEnv 就是该结构体, 该结构体中封装了一个 JNINativeInterface 结构体指针, 即 C++ 中的 JNIEnv 要比 C 语言中的要多, 并且完全兼容 C 语言中的 JNIEnv;

--_JavaVM 结构体: 该结构体是 Java 虚拟机在 JNI 中的代表, 整个 JNI 层只存在一个该虚拟机映射;

JNINativeInterface源码(删减过): 省略后的, 其中定义了与Java有关的相关方法, 都是指向对应函数的函数指针;

--解析 JNIEnv*: C语言环境中的typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv,JNIEnv* env等价于JNINativeInterface** env1 (指向结构体地址的指针), 要想根据二级指针 env1 获取 JNINativeInterface 结构体中定义的函数指针, 首先获取指向结构体的一级指针, 获取方法是 (*env1), 因此调用其中的函数指针指向的方法要这样 : (*env1)->FindClass(JNIEnv*, const char*);

/*  * Table of interface function pointers.  */  struct JNINativeInterface {      void*       reserved0;      void*       reserved1;      void*       reserved2;      void*       reserved3;         jint        (*GetVersion)(JNIEnv *);         ... ...         jobject     (*NewDirectByteBuffer)(JNIEnv*, void*, jlong);      void*       (*GetDirectBufferAddress)(JNIEnv*, jobject);      jlong       (*GetDirectBufferCapacity)(JNIEnv*, jobject);         /* added in JNI 1.6 */      jobjectRefType (*GetObjectRefType)(JNIEnv*, jobject);  };

_JNIEnv 源码(删减过): 该源码中有一个 JNINativeInterface 结构体指针, 说明 C++ 环境的 JNIEnv 是在 C 语言环境的 JNIEnv 下扩展的;

--解析 JNIEnv*: 定义是这样的typedef _JNIEnv JNIEnv,JNIEnv* env等价于_JNIEnv* env1, 因此调用 _JNIEnv 中定义的函数指针指向的函数的时候, 只需要使用 env1->FindClass(JNIEnv*, const char*) 即可;

/* * C++ object wrapper. * * This is usually overlaid on a C struct whose first element is a * JNINativeInterface*.  We rely somewhat on compiler behavior. */struct _JNIEnv {    /* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */    const struct JNINativeInterface* functions; #if defined(__cplusplus)     jint GetVersion()    { return functions->GetVersion(this); }     ... ...      jlong GetDirectBufferCapacity(jobject buf)    { return functions->GetDirectBufferCapacity(this, buf); }     /* added in JNI 1.6 */    jobjectRefType GetObjectRefType(jobject obj)    { return functions->GetObjectRefType(this, obj); }#endif /*__cplusplus*/};

1. JNIEnv 作用

2. JNIEnv 的创建和释放

3. JNIEnv 体系结构

4. 分析 JNIEnv 相关代码

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