项目代码：https://github.com/VincentWei95/ndk

Android JNI开发系列：第一章 JNIEnv接口指针

Android JNI开发系列：第二章 数据类型

Android JNI开发系列：第三章 对引用数据类型的操作

Android JNI开发系列：第四章 异常处理

Android JNI开发系列：第五章 局部和全局引用

Android JNI开发系列：第六章 线程

Android JNI开发系列：第七章 POSIX线程

Android JNI开发系列：第八章 POSIX Socket API 面向连接的通信

Android JNI开发系列：第九章 POSIX Socket API 无连接的通信

Android JNI开发系列：第十章 POSIX Socket API 本地通信

文章目录

1 字符串操作1.1 创建字符串1.2 java字符串转换成C字符串1.3 字符串操作demo 2 数组操作2.1 创建数组2.2 访问数组元素2.3 对副本操作2.3.1 将java数组复制到C数组中2.3.2 将C数组复制给java数组 2.4 对直接指针操作（操作数组元素）2.5 数组操作demo 3 NIO操作3.1 创建直接字节缓冲区3.2 获取直接字节缓冲区 4 JNI访问java的成员变量和方法总结5 JNI访问java对象的成员变量5.1 通过对象引用获取类5.2 获取java对象的成员变量id5.3 获取java对象的静态成员变量id5.4 获取java对象的成员变量5.5 获取成员变量demo 6 JNI调用java对象中的方法6.1 获取实例方法的id6.2 获取静态方法的id6.3 调用实例方法6.4 调用静态方法6.5 调用方法demo 7 域和方法描述符（JNI调用获取id时需要用到的类型签名声明）

以下介绍的demo操作只列出相关头文件和源文件代码，具体AS配置JNI步骤操作请到该链接查看：

https://blog.csdn.net/qq_31339141/article/details/90314170

引用类型以不透明的引用方式传递给原生代码，而不是以原生数据类型的形式呈现（就是在java中的native方法传递对象实例参数与jni中的函数参数不一样，是经过转换的），因此引用类型不能直接使用和修改。

JNI提供了一系列引用数据类型操作的API：

字符串

数组

NIO缓冲区

字段

方法

1 字符串操作

JNI提供了java字符串与C字符串之间相互转换的必要函数。因为java字符串对象是不可变的，因此JNI不提供任何修改现有java字符串内容的函数。

JNI支持Unicode编码格式和UTF-8编码格式的字符串。

JNI函数的调用如果发生内存溢出的情况，将会返回NULL以通知原生代码虚拟机抛出异常，这样代码就会停止运行。

1.1 创建字符串

jstring javaString; // 创建Unicode编码格式的字符串 javaString = (*env)->NewString(env, "Hello world"); // 创建UTF-8编码格式的字符串 javaString = (*env)->NewStringUTF(env, "Hello world!");

1.2 java字符串转换成C字符串

const jbyte* str; jboolean isCopy; // 将Unicode编码格式的java字符串转换为C字符串 // 第三个参数可选，表示让调用者确定返回的C字符串地址指向副本还是指向堆中的固定对象（也就是将java字符串复制了一份，让C字符串地址指向复制的副本） str = (*env)->GetStringChars(env, javaString, &isCopy); // 将UTF-8编码格式的java字符串转换为C字符串 str = (*env)->GetStringUTFChars(env, javaString, &isCopy); if (str != 0) { printf("Java string:%s", str); if (isCopy == JNI_TRUE) { print("C string is a copy of the java string"); } else { printf("C string points to actual string"); } } // 释放字符串，防止内存泄漏 (*env)->ReleaseStringChars(env, javaString, str); (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, javaString, str);

1.3 字符串操作demo

com_example_ndk_JNITest.h /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class com_example_ndk_JNITest */ #ifndef _Included_com_example_ndk_JNITest #define _Included_com_example_ndk_JNITest #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: getStringFromJNI * Signature: ()Ljava/lang/String; */ JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_getStringFromJNI (JNIEnv *, jobject); /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: javaStringToCString * Signature: (Ljava/lang/String;)V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_javaStringToCString (JNIEnv *, jobject, jstring); #ifdef __cplusplus } #endif #endif com_example_ndk_JNITest.c #include "/include/com_example_ndk_JNITest.h" #include <jni.h> #include <stdio.h> #include <syslog.h> /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: getStringFromJNI * Signature: ()Ljava/lang/String; */ JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_getStringFromJNI (JNIEnv *env, jobject object) { return (*env)->NewStringUTF(env, "hello from jni!"); } /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: javaStringToCString * Signature: (Ljava/lang/String;)V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_javaStringToCString (JNIEnv *env, jobject object, jstring javaString) { jboolean isCopy; const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, javaString, &isCopy); if (str != 0) { syslog(LOG_INFO, "java string:%s", str); if (isCopy == JNI_TRUE) { syslog(LOG_INFO, "C string is a copy of the java string"); // 返回该结果 } else { syslog(LOG_INFO, "C string points to actual string"); } (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, javaString, str); } } JNITest.java package com.example.ndk; public class JNITest { static { System.loadLibrary("ndk"); } public native String getStringFromJNI(); public native void javaStringToCString(String javaString); } JniActivity.java package com.example.ndk; import android.support.v7.app.AppCompatActivity; import android.os.Bundle; import android.widget.TextView; public class MainActivity extends AppCompatActivity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); JNITest jniTest = new JNITest(); TextView tvNdk = findViewById(R.id.tv_ndk); tvNdk.append("1.getStringFromJNI() = " + jniTest.getStringFromJNI()); tvNdk.append("\n"); jniTest.javaStringToCString("this is a java string"); } }

2 数组操作

2.1 创建数组

通过 NewxxxArray 函数在原生代码中创建数组实例，xxx 表示具体的数组类型，比如Int为NewIntArray创建int类型的数组。

jintArray javaArray; javaArray = (*env)->NewIntArray(env, 10); if (javaArray != 0) { // 处理数组 }

2.2 访问数组元素

JNI提供两种访问java数组元素的方法，可以将数组的代码复制成C数组，或者让JNI提供直接指向数组元素的指针。

2.3 对副本操作

对数组进行操作时需要注意，当数组很大时，如果可能的话，原生代码应该只获取或设置数组元素区域而不是获取整个数组（即复制java数组的部分元素或者复制C数组的部分元素），提高操作数组时的性能。

2.3.1 将java数组复制到C数组中

通过 GetxxxArrayRegion 函数将java数组复制到C数组中。

jintArray javaArray; // java层传递到JNI的数组 jint nativeArray[10]; // 复制后的元素存储数组 (*env)->GetIntArrayRegion(env, javaArray, 0, 10, nativeArray);

2.3.2 将C数组复制给java数组

通过 SetxxxArrayRegion 函数将C数组复制给java数组中。

jintArray javaArray[10] = (*env)->NewIntArray(env, 10); jint elements[10]; // 存放数组元素的数组 (*env)->SetIntArrayRegion(env, javaArray, 0, 10, elements);

2.4 对直接指针操作（操作数组元素）

通过 GetxxxArrayElements 函数获取指向java数组元素的直接指针。 通过 ReleasexxxArrayElements 函数释放元素指针。

jint* nativeDirectArray; jboolean isCopy; // 第三个参数可选，表示让调用者确定返回的C字符串地址指向副本地址还是指向堆中的固定对象 nativeDirectArray = (*env)->GetIntArrayElements(env, javaArray, &isCopy); // 释放指向java数组元素的直接指针，防止内存泄漏 // 第四个参数是释放的模式: // 0:将内容复制回来并释放原生数组 // JNI_COMMIT:将内容复制回来但是不释放原生数组，一般用于周期性地更新一个java数组 // JNI_ABORT:释放原生数组但不用将内容复制回来 (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, javaArray, nativeDirectArray, 0);

2.5 数组操作demo

com_example_ndk_JNITest.h /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class com_example_ndk_JNITest */ #ifndef _Included_com_example_ndk_JNITest #define _Included_com_example_ndk_JNITest #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: javaArrayCopyToCArray * Signature: ([I)V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_javaArrayCopyToCArray (JNIEnv *, jobject, jintArray); /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: cArrayCopyToJavaArray * Signature: ()[I */ JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_cArrayCopyToJavaArray (JNIEnv *, jobject); #ifdef __cplusplus } #endif #endif com_example_ndk_JNITest.c #include "/include/com_example_ndk_JNITest.h" #include <jni.h> #include <stdio.h> #include <syslog.h> /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: javaArrayCopyToCArray * Signature: ([I)V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_javaArrayCopyToCArray (JNIEnv *env, jobject object, jintArray javaArray) { // 获取数组长度 jint arrayLength = (*env)->GetArrayLength(env, javaArray); syslog(LOG_INFO, "java array length is %d", arrayLength); // 将java数组复制给native数组 jint nativeArray[arrayLength]; (*env)->GetIntArrayRegion(env, javaArray, 0, arrayLength, nativeArray); for (jint i = 0; i < arrayLength; i++) { syslog(LOG_INFO, "after copy show native element %d", nativeArray[i]); // 打印复制后的数组元素 } } /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: cArrayCopyToJavaArray * Signature: ()[I */ JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_cArrayCopyToJavaArray (JNIEnv *env, jobject object) { // 创建一个返回给java的数组 jintArray javaArray = (*env)->NewIntArray(env, 10); jint elements[10]; for (jint i = 0; i < 10; i++) { elements[i] = i * 2; } // 将元素数组设置给java数组返回 (*env)->SetIntArrayRegion(env, javaArray, 0, 10, elements); return javaArray; } JNITest.java package com.example.ndk; public class JNITest { static { System.loadLibrary("ndk"); } public native void javaArrayCopyToCArray(int[] javaArray); public native int[] cArrayCopyToJavaArray(); } JniActivity.java package com.example.ndk; import android.support.v7.app.AppCompatActivity; import android.os.Bundle; import android.widget.TextView; public class MainActivity extends AppCompatActivity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); JNITest jniTest = new JNITest(); TextView tvNdk = findViewById(R.id.tv_ndk); tvNdk.append("2.javaArrayCopyToCArray()"); tvNdk.append("\n"); int[] array = new int[10]; for (int i = 0; i < 10; i++) { array[i] = i * 2; } jniTest.javaArrayCopyToCArray(array); int[] javaArray = jniTest.cArrayCopyToJavaArray(); if (javaArray != null) { tvNdk.append("3.cArrayCopyToJavaArray()"); tvNdk.append("\n"); for (int i = 0; i < javaArray.length; i++) { tvNdk.append("element[" + i + "] = " + javaArray[i]); tvNdk.append("\n"); } } } }

3 NIO操作

与数组操作相比，NIO缓冲区的数据传荣性能更好，更适合在原生代码和java应用程序之间传送大量数据。

3.1 创建直接字节缓冲区

unsigned char* buffer = (unsigned char*) malloc(1024); ... jobject directBuffer; directBuffer = (*env)->NewDirectByteBuffer(env, buffer, 1024);

3.2 获取直接字节缓冲区

unsigned char* buffer; buffer = (unsigned char*) (*env)->GetDirectBufferAddress(env, directBuffer);

4 JNI访问java的成员变量和方法总结

JNI无论访问成员变量还是方法，都需要经过三个步骤：

获取实例clazz，通过JNI方法中的第二个函数参数jobject

获取id

获取java对象的成员变量和方法

5 JNI访问java对象的成员变量

java有两类域：实例域和静态域。类的每个实例都有自己的实例域副本，而一个类的所有实例共享同一个静态域。

public class JavaClass { // 实例域 private String instanceField = "Instance Field"; // 静态域 private static String staticField = "Static Field"; }

JNI中获取java对象的成员变量经过三个步骤：

通过JNI函数中第二个参数jobject对象引用获取实例对象clazz

根据clazz获取实例对象的成员变量id或静态成员变量id

根据clazz和id获取实例对象的成员变量或静态成员变量

注意：每次从JNI调用java都需要经过两到三个函数，这会导致性能上的下降。强烈建议将所有需要的参数传递给native方法，而不是通过JNI调回java。

5.1 通过对象引用获取类

// jobject对象引用是JNI函数第二个参数jobject获取 jclass clazz; clazz = (*env)->GetObjectClass(env, jobject);

5.2 获取java对象的成员变量id

// Ljava/lang/String:成员变量的具体类型 jfieldID instanceFieldId; instanceFiledId = (*env)->GetFieldID(env, clazz, "instanceField", "Ljava/lang/String;"); // 分号不能少

5.3 获取java对象的静态成员变量id

jfieldID staticFieldId; staticFieldId = (*env)->GetStaticFieldID(env, clazz, "staticFieldId", "Ljava/lang/String;"); // 分号不能少

5.4 获取java对象的成员变量

通过 GetxxxField 函数获取成员变量，比如GetIntField表示获取java对象中指定成员变量id的int类型的成员变量。

jstring instanceField; instanceField = (*env)->GetObjectField(env, jobject, instanceFieldId);

通过 GetStaticxxxField 函数获取静态成员变量。

jstring staticField; staticField = (*env)->GetStaticObjectField(env, clazz, staticFieldId); // 注意第二个参数是clazz，不是jobject

5.5 获取成员变量demo

com_example_ndk_JNITest.h /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class com_example_ndk_JNITest */ #ifndef _Included_com_example_ndk_JNITest #define _Included_com_example_ndk_JNITest #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: javaField * Signature: ()V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_javaField (JNIEnv *, jobject); #ifdef __cplusplus } #endif #endif com_example_ndk_JNITest.c #include "/include/com_example_ndk_JNITest.h" #include <jni.h> #include <stdio.h> #include <syslog.h> /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: javaField * Signature: ()V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_javaField (JNIEnv *env, jobject object) { // 获取java class jclass clazz = (*env)->GetObjectClass(env, object); // 获取class中实例域的id jfieldID instanceFieldId = (*env)->GetFieldID(env, clazz, "mInstanceField", "Ljava/lang/String;"); // 获取class中实例域成员变量 jstring instanceField = (*env)->GetObjectField(env, object, instanceFieldId); // 上面的是java字符串，要转换为native的字符串才可以使用，否则会闪退 const char *instanceFieldStr = (*env)->GetStringUTFChars(env, instanceField, NULL); syslog(LOG_INFO, "java instance field value %s", instanceFieldStr); (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, instanceField, instanceFieldStr); // 获取class中静态域的id jfieldID staticFieldId = (*env)->GetStaticFieldID(env, clazz, "sStaticField", "Ljava/lang/String;"); // 获取class中静态域成员变量 jstring staticField = (*env)->GetStaticObjectField(env, clazz, staticFieldId); const char *staticFieldStr = (*env)->GetStringUTFChars(env, staticField, NULL); syslog(LOG_INFO, "java static field value %s", staticFieldStr); (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, staticField, staticFieldStr); } JNITest.java package com.example.ndk; public class JNITest { // 实例域 private String mInstanceField = "instanceField"; // 静态域 private static String sStaticField = "staticField"; static { System.loadLibrary("ndk"); } public native void javaField(); } JniActivity.java package com.example.ndk; import android.support.v7.app.AppCompatActivity; import android.os.Bundle; public class MainActivity extends AppCompatActivity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); JNITest jniTest = new JNITest(); jniTest.javaField(); } }

6 JNI调用java对象中的方法

java中有两类方法：实例方法和静态方法。

public class JavaClass { // 实例方法 private String instanceMethod() { return "Instance Method"; } // 静态方法 private static String staticMethod() { return "Static Method"; } }

JNI中调用java对象方法经过三个步骤：

通过JNI函数中第二个参数jobject对象引用获取实例对象

根据clazz获取实例对象的方法id或静态方法id

根据clazz和id调用实例对象的方法或静态方法

6.1 获取实例方法的id

// ()Ljava/lang/String:表示方法签名 jmethodID instanceMethodId; instanceMethodId = (*env)->GetMethodID(env, clazz, "instanceMethod", "()Ljava/lang/String;");

6.2 获取静态方法的id

jmethodID staticMethodId; staticMethodId = (*env)->GetStaticMethodID(env, clazz, "staticMethod", "()Ljava/lang/String;");

6.3 调用实例方法

通过 CallxxxMethod 函数调用实例的方法。

jstring instanceMethodResut; instanceMethodResult = (*env)->CallStringMethod(env, jobject, instanceMethodId); // 注意这里是jobject

6.4 调用静态方法

通过 CallStaticxxxMethod 函数调用静态方法。

jstring staticMethodResult; staticMethodResult = (*env)->CallStaticStringMethod(env, clazz, staticMethodId); // 注意这里是clazz

6.5 调用方法demo

com_example_ndk_JNITest.h /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class com_example_ndk_JNITest */ #ifndef _Included_com_example_ndk_JNITest #define _Included_com_example_ndk_JNITest #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: callMethod * Signature: ()V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_callMethod (JNIEnv *, jobject); #ifdef __cplusplus } #endif #endif com_example_ndk_JNITest.c #include "/include/com_example_ndk_JNITest.h" #include <jni.h> #include <stdio.h> #include <syslog.h> /* * Class: com_example_ndk_JNITest * Method: callMethod * Signature: ()V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndk_JNITest_callMethod (JNIEnv *env, jobject object) { // 获取java class jclass clazz = (*env)->GetObjectClass(env, object); // 获取class中实例方法的id jmethodID instanceMethodId = (*env)->GetMethodID(env, clazz, "instanceMethod", "()Ljava/lang/String;"); // 调用java中实例方法 jstring instanceMethodResult = (*env)->CallObjectMethod(env, object, instanceMethodId); const char *instanceMethodResultStr = (*env)->GetStringUTFChars(env, instanceMethodResult, NULL); syslog(LOG_INFO, "java instance method return value %s", instanceMethodResultStr); (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, instanceMethodResult, instanceMethodResultStr); // 获取class中静态方法的id jmethodID staticMethodId = (*env)->GetStaticMethodID(env, clazz, "staticMethod", "()Ljava/lang/String;"); // 调用java中静态方法 jstring staticMethodResult = (*env)->CallStaticObjectMethod(env, clazz, staticMethodId); const char *staticMethodResultStr = (*env)->GetStringUTFChars(env, staticMethodResult, NULL); syslog(LOG_INFO, "java static method return value %s", staticMethodResultStr); (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, staticMethodResult, staticMethodResultStr); } JNITest.java package com.example.ndk; public class JNITest { // 实例方法 private String instanceMethod() { return "instance method"; } // 静态方法 private static String staticMethod() { return "static method"; } static { System.loadLibrary("ndk"); } public native void callMethod(); } JniActivity.java package com.example.ndk; import android.support.v7.app.AppCompatActivity; import android.os.Bundle; public class MainActivity extends AppCompatActivity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); JNITest jniTest = new JNITest(); jniTest.callMethod(); } }

7 域和方法描述符（JNI调用获取id时需要用到的类型签名声明）

JNIJavaZjava中的boolean类型Bjava中的byte类型Cjava中的Char类型Sjava中的short类型Ijava中的int类型Jjava中的long类型Fjava中的float类型Djava中的double类型L全类名路径java中的对象类型，如 Ljava/lang/String;（注意分号不能丢）[typejava中的数组类型(arg-type)ret-typejava中的方法类型，例如 (III)V方法签名表示方法传递三个int类型参数，返回类型为void