本文是《The Java Native Interface Programmer’s Guide and Specification》读书笔记
Java编程里会使用到两种类型：基本类型（如int,float等）和引用类型（如class,instance,arrays），JNI编程里对这两种的类型的处理方法也是不一样的。
JNI定义了与Java的基本类型和引用类型相对应的C/C++类型：
| Java类型 | 本地类型（JNI中使用） |
|---|---|
| boolean | jboolean |
| int | jint |
| float | jfloat |
| byte | jbyte |
| char | jchar |
| short | jshort |
| long | jlong |
| double | jdouble |
Java中所有对象都是Object类的子类，在JNI中与之对应的为jobject类，所有的类型都是jobject类的子类，直接继承自jobject 的引用类型:
| Java类型 | 本地类型 |
|---|---|
| java.lang.Class | jclass |
| java.lang.String | jstring |
| arrays | jarray |
| java.lang.Throwable | jthrowable |
其中数组又会有其他的子类型，如Java中的int[] 对应到JNI中为jintArray,Object[]对应为jobjectArray[]等；
在使用C++时，类的继承的语法为
class _jobjct{};
class _jclass:public_jobjct{};//公有继承
同时在JNI中会使用类标识符来表示Java中的类或接口。数组用'['来标识，如int[]在JNI中用'[I'来标识，三维数组double[][][],用['[[[D'来标识；下面是JNI中常用基本类型的标识符与对应的Java类：
| 成员域标识符 | Java 类型 |
|---|---|
| Z | boolean |
| B | byte |
| C | char |
| S | short |
| I | int |
| J | long |
| F | float |
| D | double |
JNI中引用类型的标识符以字符'L'开始，并以';'结束，但数组的标识符与前面的基本类型的标识符相同；
| 标识符 | Java类型 |
|---|---|
| "Ljava/lang/String;" | String |
| "[I" | int[] |
| "[Ljava/lang/Object;" | Object[] |
在JNI中方法的标识符里，方法所含的参数之间是没有空格隔开的，并用字符"V"作为void方法的返回标识；构造函数一般使用"V"作为返回值，"init"作为名字；
| 方法标识符 | Java方法 |
|---|---|
| "()Ljava/lang/String; " | String f() |
| "(ILjava/lang/Class;)J" | long f(int i,Class c) |
| "([B)V" | String(byte[]bytes) |
在了解完JNI中对应的类型与标识符后，接下来就是怎样使用它们了。
String类型的使用
在实现本地方法时，必须使用JNI的方法将对应的jstring对象类型转型为c/c++可以识别的string 对象,否则在调用这个本地方法时会导致Java虚拟机崩溃；
假设有一个本地方法，在Java里声明为：
public native String getLine(String promt);
则你在实现这个方法时，不能这样写：
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject obj, jstring prompt)
{
/* ERROR: incorrect use of jstring as a char* pointer */
printf("%s", prompt);
...
}
你可以这样写：
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject obj, jstring prompt)
{
char buf[128];
const jbyte *str;
str = (*env)->GetStringUTFChars(env, prompt, NULL);
//必须要记得检查JNI方法的返回值，因为JVM在执行时需要分配内存，可能存在内存分配失败的情况
if (str == NULL) {
return NULL; /* OutOfMemoryError already thrown */
}
printf("%s", str);
//当使用完JNI方法返回的对象后，调用相应的Release方法释放掉对应的内 存，忘记使用Release方法可能会导致内存泄漏
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, prompt, str);
/* We assume here that the user does not type more than
* 127 characters */
scanf("%s", buf);
return (*env)->NewStringUTF(env, buf);
}
jni中的可以对String(jstring)对象使用的方法总结：
| 方法名 | 方法描述 |
|---|---|
| GetStringChars,ReleaseStringChars | 获取或释放一个指向Unicode编码的字符串内容的指针，可能会返回一个字符串的拷贝 |
| GetStringUTFChars,ReleaseStringUTFChars | 获取或释放一个指向UTF-8编码的字符串内容的指针，可能会返回一个字符串的拷贝 |
| GetStrinLength | 返回字符串里Unicode编码的字符的个数 |
| GetStringUTFLength | 返回字符串里UTF-8编码的字符的个数 |
| NewString | 创建一个包含给定的Unicode编码的C字符串的所有字符的java.lang.String实例 |
| NewStringUTF | 创建一个包含给定的UTF-8编码的C字符串的所有字符的java.lang.String实例 |
| GetStringCritical,ReleaseStringCritical | 获取一个指向Unicode编码的字符串内容的指针，可能返回一个字符串的拷贝。并且本地代码在调用Get/ReleaseStrinCritical这对方法时，不能阻塞。 |
| GetStringUTFRegion,SetStringUTFRegion | 从一个预先分配的UTF-8格式的C的缓冲区拷贝字符串内容（或将字符串内容写入缓冲区中） |
Arrays类型的使用
JNI对普通数组（基本类型的数组，如int[],float[]）和对象数组的处理方法是不一样的。下面以简单的例子来说明：
1 普通的数组的使用
求一个数组的和的例子：Java Class为：
class IntArray {
private native int sumArray(int[] arr);//jni方法，求数组的和
public static void main(String[] args) {
IntArray p = new IntArray();
int arr[] = new int[10];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
arr[i] = i;
}
int sum = p.sumArray(arr);
System.out.println("sum = " + sum);
}
static {
System.loadLibrary("IntArray");
}
}
Java的Arrays在JNI中用jarrays和它的子类，如jintArray来表示，就像jstring不是C字符串的类型，jarrays也不是C的数组类型，因此，你不能在实现JNI方法时，直接使用jarrays的引用，下面是错误的JNI方法的编写：
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_IntArray_sumArray(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr)
{
int i, sum = 0;
for (i = 0; i < 10; i++) {
sum += arr[i];
}
}
正确的JNI的方法应该为：
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_IntArray_sumArray(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr)
{
jint buf[10];
jint i, sum = 0;
(*env)->GetIntArrayRegion(env, arr, 0, 10, buf);
for (i = 0; i < 10; i++) {
sum += buf[i];
}
return sum;
}
也可以这样写：
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_IntArray_sumArray(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr)
{
jint *carr;
jint i, sum = 0;
carr = (*env)->GetIntArrayElements(env, arr, NULL);
if (carr == NULL) {
return 0; /* exception occurred */
}
for (i=0; i<10; i++) {
sum += carr[i];
}
(*env)->ReleaseIntArrayElements(env, arr, carr, 0);
return sum;
}
JNI中可以对基本类型数组使用的方法有：
<类型>：表示需要用基本类型来替代，如Get<类型>ArrayRegion，就可以有GetIntArrayRegion,GetFloatArrayRegion等；
| 方法名 | 方法描述 |
|---|---|
| Get<类型>ArrayRegion,Set<类型>ArrayRegion | 得到基本类型的数组的内容，或将内容写入预先分配的C的缓冲区里 |
| Get<类型>ArrayElements,Release<类型>ArrayElements | 获得一个指向基本类型数组的内容的指针，可能会返回一个数组的拷贝 |
| GetArrayLength | 返回数组的大小 |
| New<类型>Array | 创建一个给定长度的数组 |
| GetPrimitiveArrayCritical,ReleasePrimitiveArrayCritical | 获得或释放指向基本类型数组的内容的指针 |
2 对象数组的使用：
JNI提供了许多对方法来得到对象数组。GetObjectElement方法会返回一个给定位置的元素,SetObjectElement方法更新给定位置的元素。但我们不能一次性就得到（复制）所有的对象数组里的元素。下面还是以简单的例子来说明：
Java Class为：
class ObjectArrayTest {
//本地方法，用来生成一个给定大小的二维矩阵
private static native int[][] initInt2DArray(int size);
public static void main(String[] args) {
int[][] i2arr = initInt2DArray(3);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
for (int j = 0; j < 3; j++) {
System.out.print(" " + i2arr[i][j]);
}
System.out.println();
}
}
static {
System.loadLibrary("ObjectArrayTest");
}
}
本地方法的实现为：
JNIEXPORT jobjectArray JNICALL
Java_ObjectArrayTest_initInt2DArray(JNIEnv *env,
jclass cls,
int size)
{
jobjectArray result;
int i;
//获得一个元素类型（Int）的Class引用，类似于Java中得到某一类型的类加载器
jclass intArrCls = (*env)->FindClass(env, "[I");
if (intArrCls == NULL) {
return NULL; /* exception thrown */
}
//生成一个元素类型为intArrCls的数组，这个方法只能生成一维数组
result = (*env)->NewObjectArray(env, size, intArrCls,
NULL);
if (result == NULL) {
return NULL; /* out of memory error thrown */
}
for (i = 0; i < size; i++) {
jint tmp[256]; /* make sure it is large enough! */
int j;
//生成数组里存放的元素（仍然为一个数组）
jintArray iarr = (*env)->NewIntArray(env, size);
if (iarr == NULL) {
return NULL; /* out of memory error thrown */
}
for (j = 0; j < size; j++) {
tmp[j] = i + j;
}
//用tmp里的元素填充iarr数组，使用的是基本类型数组的方法
(*env)->SetIntArrayRegion(env, iarr, 0, size, tmp);
//将iarr作为数组元素填充到result数组相应位置中，使用的是对象数 组的方法
(*env)->SetObjectArrayElement(env, result, i, iarr);
//释放到对iarr对象的引用
(*env)->DeleteLocalRef(env, iarr);
}
//二维数组就是数组里存放的元素仍然为数组，返回一个对象数组
return result;
}