先自我介绍一下，小编浙江大学毕业，去过华为、字节跳动等大厂，目前阿里P7

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正文

{

return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,

“android/media/MediaRecorder”, gMethods, NELEM(gMethods));

}

从英文注释中，可以看出这个方法用来注册native方法，并且它只在 JNI_OnLoad()中被调用，这个方法我们听名字就知道，肯定是在 System.loadLibrary()会调用其里面的这个方法。因为在多媒体框架中都要进行 JNINativeMethod数组的注册，因此，注册函数就统一放在 JNI_OnLoad()中。

也就是说 JNI_OnLoad()是在 android_mediaMediaPlayer.cpp中的，我们来看看这个方法：

// android_media_MediaPlayer.cpp

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* /* reserved */)

{

JNIEnv* env = NULL;

jint result = -1;

if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {

ALOGE(“ERROR: GetEnv failed\n”);

goto bail;

}

assert(env != NULL);

…

// 1

if (register_android_media_MediaRecorder(env) < 0) {

ALOGE(“ERROR: MediaRecorder native registration failed\n”);

goto bail;

}

…

result = JNI_VERSION_1_4;

bail:

return result;

}

在JNI_OnLoad()中调用了整个多媒体框架的注册 JNINativeMethod()数组的函数。

除了上面说到的 MediaRecorder，还有我们熟知的 MediaPlayer、MediaScanner等框架，都放在这里。

在注释1中就是调用了 register_android_media_MediaRecorder()。

我们回到 register_android_media_MediaRecorder()中，它就是执行了 AndroidRuntime::registerNativeMethod()这个方法，我们看看这个方法：

// AndroidRuntime.cpp

/static/ int AndroidRuntime::registerNativeMethods(JNIEnv* env,

const char* className, const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)

{

return jniRegisterNativeMethods(env, className, gMethods, numMethods);

}

它又返回了 jniRegisterNativeMethods()，它被定义在 JNIHelp.cpp中：

// JNIHelp.cpp

extern “C” int jniRegisterNativeMethods(C_JNIEnv* env, const char* className,

const JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)

{

…

// 1

if ((*env)->RegisterNatives(e, c.get(), gMethods, numMethods) < 0) {

char* tmp;

const char* msg;

if (asprintf(&tmp, “RegisterNatives failed for ‘%s’; aborting…”, className) == -1) {

msg = “RegisterNatives failed; aborting…”;

} else {

msg = tmp;

}

e->FatalError(msg);

}

return 0;

}

注释1可以看出，最终通过调用JNIEnv.RegisterNatives()来完成JNI的注册。后面就不讲了，因为会扯到JNIEnv，等了解了JNIEnv，再去看这些代码也不迟。

动态注册总结：

通过声明一个 JNINativeMethod数组，来把对应的函数名称放到这个数组中，通过JNIEnv的的注册，来实现函数的一一对应，这样做相比于静态注册：

• 直观明了

想要注册的方法全都放在一个数组里，统一管理并且一目了然

• 效率高

指针在一开始就指向了对应的函数，这样加快了效率。

2.数据类型的转换

==========================================================================

我们依旧拿上面 MediaRecorder为例，看下 android_media_MediaRecorder_start()：

// adnroid_media_MediaRecorder.cpp

static void

android_media_MediaPlayer_start(JNIEnv *env, jobject thiz)

{

…

}

android_media_MediaRecorder_start() 的第二个参数 jobject，我们不是很清楚它是做什么的。

通过JNI，我们在Java层的数据经过了转换，变成了我们看不懂的数据。

我们需要了解JNI中的 jint、jstring、jclass这些数据类型是啥，我们就要搞清楚它们是这么来的。Java数据类型分成基本类型和引用类型，JNI也分成了这两个部分。

2. 1 JNI中的基本数据类型

---

基本数据类型的转换如下表所示，可以看到除了 void，其他数据类型只在前面加一个“j”，第三列是签名格式。之前在 JNINativeMethod中出现过，它就是一个类型的简写：

| Java | Native | Signature |

| — | — | — |

| byte | jbyte | B |

| char | cchar | C |

| double | jdouble | D |

| float | jfloat | F |

| int | jint | I |

| short | jshort | S |

| long | jlong | J |

| boolean | jboolean | Z |

| void | void | V |

2. 2 JNI中的引用数据类型

---

数组的JNI层数据都以Array结尾，签名都以“[”开头，有些数据类型以“;”结尾：

| Java | Native | Signature |

| — | — | — |

| 所有对象Object | jobject | L+classname +; |

| Class | jclass | Ljava/lang/Class; |

| Throwable | jthrowable | Ljava/lang/Throwable; |

| String | jstring | Ljava/lang/String |

| Object[] | jobject[]Array | [L+classname +; |

| byte[] | jbyteArray | [B |

| char[] | jcharArray | [C |

| double[] | jdoubleArray | [D |

…

他们也有继承关系，比如所有的类型都继承 jobject，所有的数组都继承自 jarray。

再来看一个MediaRecorder的例子：

// MediaRecorder.java

private native void _setOutputFile(FileDescriptor fd) throws IllegalStateException, IOException;

// android_media_MediaRecorder.cpp

android_media_MediaRecorder_setNextOutputFileFD(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject fileDescriptor)

{

…

}

可以看到 FileDescriptor就转成了 jobject

3.方法签名

=======================================================================

方法签名的意义是什么：便于注册后找到对应的函数。

因为Java中有重载机制，即同返回类型+同类名，如果使用动态注册，在JNINativeMethod数组中，只放上两个名字（JNI层和JAVA层函数名），到时候如果有重载函数，JNI指针是无法区分的。

这个时候就出现了方法签名， 它会带上参数，比如 (jlong)V，就是输入的是一个long型，返回的是一个void。

这样即使重载，也能通过参数来区分。这就是方法签名的意义。

Java中用 javap来自动生成签名，这里就不再演示了。

4.JNIEnv

=========================================================================

JNIEnv是只有JNI才有的，它是Java环境的代表，通过 JNIEnv *指针，就可以在Native层中访问Java层的代码。

它是线程私有的，so每个线程都有自己的 JNIEnv *，它的作用有以下两点：

1. 调用Java的方法

2. 操作Java中的变量和对象

先来看下JNIEnv的定义，它在jni.h中被声明：

// jni.h

#if defined(__cplusplus)

//1 c++中JNIEnv类型

typedef _JNIEnv JNIEnv;

typedef _JavaVM JavaVM;

#else

//2 C中JNIEnv类型

typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;

typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;

#endif

首先先判断当前是什么语言，_cplusplus就是C++，如果当前语言是C++，JNIEnv就是 _JNIEnv类型，如果是C，就是 JNIInvokeInterface*这个类型。

这里的定义中我们也看到了JVM，JavaVM就是JVM在Native层的代表。通过 JavaVM.AttachCurrentThread()可以获取这个线程的JNIEnv，这样就可以在不同的线程调用Java方法了。

我们来看下 _JNIEnv这个C++中定义的结构体：

// jni.h

struct _JNIEnv {

#if defined(__cplusplus)

…

jclass FindClass(const char* name)

{ return functions->FindClass(this, name); }

…

jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char* name, const char* sig)

{ return functions->GetMethodID(this, clazz, name, sig); }

…

jfieldID GetFieldID(jclass clazz, const char* name, const char* sig)

{ return functions->GetFieldID(this, clazz, name, sig); }

…

}

这里定义了很多的函数，之前讲过的动态注册就在这里面。

这里列出了三个常用的方法：

1. FindClass

用来找到Java中指定名称的类

2. GetMethodID

用来得到Java中的方法

3. GetFieldID

用来得到Java中的成员变量。

这些函数都调用了 JNINativeInterface的方法，而JNINativeInterface对每个函数都保存了一个指针，这样就能够定位到虚拟机中的JNI函数表，从而实现了JNI层在虚拟机中的函数调用了。这样JNI就可以访问Java层的代码了。

4.1 jfieldID和jmethodID

---

再来看看 native_init()中的方法：

static void

android_media_MediaRecorder_native_init(JNIEnv *env)

{

jclass clazz;

clazz = env->FindClass(“android/media/MediaRecorder”);

if (clazz == NULL) {

return;

}

fields.context = env->GetFieldID(clazz, “mNativeContext”, “J”);

if (fields.context == NULL) {

return;

}

fields.surface = env->GetFieldID(clazz, “mSurface”, “Landroid/view/Surface;”);

if (fields.surface == NULL) {

return;

}

jclass surface = env->FindClass(“android/view/Surface”);

if (surface == NULL) {

return;

}

fields.post_event = env->GetStaticMethodID(clazz, “postEventFromNative”,

“(Ljava/lang/Object;IIILjava/lang/Object;)V”);

if (fields.post_event == NULL) {

return;

}

}

struct fields_t{

jfieldID context;

jfieldID surface;

jmethodID post_event;

}

static fields_t fields

可以看到通过 env->FindClass来找到MediaRecorder的Java类，并赋值给 clazz，clazz就是Java层的MediaRecorder在JNI层的代表。

再用 env->GetFieldID获取类的成员变量 “mNativeContext”、“mSurface”

最后再通过 env->GetStaticMethodID获取类的静态成员方法 “postEventFromNative()” 。并赋值给 fields的post_event属性。

fields是 fields_t类型的对象，上面中它存放了这几个要查找的成员变量和方法。

等赋值了之后，之后就不用再去查找了，直接调用这些赋值过的对象就行了，节省了再查询的效率。

4.2 使用jfieldID和jmethodID

---

保存了jfieldID、jmethodID类型的变量，接着怎么使用他们呢。看看下面的方法：

// android_media_MediaRecorder.cpp

void JNIMediaRecorderListener::notify(int msg, int ext1, int ext2)

{

ALOGV(“JNIMediaRecorderListener::notify”);

JNIEnv *env = AndroidRuntime::getJNIEnv();

// 1

env->CallStaticVoidMethod(mClass, fields.post_event, mObject, msg, ext1, ext2, NULL);

}

在注释1:中调用了 env->CallStaticVoidMethod()，这里面就传入了 fields.post_event，我们来看下Java中的这个方法，就是上一节中传入到post_event中的静态方法 postEventFromNative()：

// MediaRecorder.java

private static void postEventFromNative(Object mediarecorder_ref,

int what, int arg1, int arg2, Object obj)

{

MediaRecorder mr = (MediaRecorder)((WeakReference)mediarecorder_ref).get();

if (mr == null) {

return;

}

if (mr.mEventHandler != null) {

// 1

Message m = mr.mEventHandler.obtainMessage(what, arg1, arg2, obj);

mr.mEventHandler.sendMessage(m);

}

}

这个方法主要就是创建一个消息，注释1中，创建消息后发送给 mEventHandler，就是把代码逻辑转移到主线程中去。

env->CallStaticVoidMethod()会调用Java层的 postEventFromNative()。

当然了如果调用 env->CallVoidMEthod()就是调用Java层的非静态方法了。

jfieldID的使用也是类似的，这里不多做讲解。

5.引用类型

=======================================================================

Java有四大引用类型，强、弱、软、虚。

JNI也有，分别是 本地引用、全局引用、弱全局引用。

5.1 本地引用

---

JNIEnv提供的函数所返回的引用基本上都是本地引用，因此本地引用也是JNI最常见的类型。

本地引用的特点如下：

• 当Native函数返回时，这个本地引用就会被自动释放

• 只在创建它的线程中有效，不能跨线程传递，属于线程私有

• 局部引用是JVM负责的引用类型，受JVM管理

比如之前的 native_init()中：

// android_media_MediaRecorder

static void

android_media_MediaRecorder_native_init(JNIEnv *env)

{

jclass clazz;

clazz = env->FindClass(“android/media/MediaRecorder”);

if (clazz == NULL) {

return;

}

…

上面的 clazz就是本地引用，在 native_init()返回后会被自动释放。

我们也可以调用 JNIEnv->DeleteLocalRef来手动删除本地引用。

5.2 全局引用

---

全局引用的特点和本地引用相反：

• 它可以跨线程使用

• 全局引用不受JVM管理

• 在native函数返回时并不会被自动释放，因此这些引用都需要手动来释放，并且不会被GC回收。

这些引用一般都在析构函数中 通过 JNIEnv->DeleteGlobalRef()来手动释放

5.3 弱全局引用

最后

**要想成为高级安卓工程师，必须掌握许多基础的知识。**在工作中，这些原理可以极大的帮助我们理解技术，在面试中，更是可以帮助我们应对大厂面试官的刁难。

---

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IEnv->DeleteLocalRef`来手动删除本地引用。

5.2 全局引用

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全局引用的特点和本地引用相反：

• 它可以跨线程使用

• 全局引用不受JVM管理

• 在native函数返回时并不会被自动释放，因此这些引用都需要手动来释放，并且不会被GC回收。

这些引用一般都在析构函数中 通过 JNIEnv->DeleteGlobalRef()来手动释放

5.3 弱全局引用

最后

**要想成为高级安卓工程师，必须掌握许多基础的知识。**在工作中，这些原理可以极大的帮助我们理解技术，在面试中，更是可以帮助我们应对大厂面试官的刁难。

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