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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
深知大多数程序员,想要提升技能,往往是自己摸索成长,但自己不成体系的自学效果低效又漫长,而且极易碰到天花板技术停滞不前!
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{
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:
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
指针在一开始就指向了对应的函数,这样加快了效率。
==========================================================================
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。
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 |
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
=======================================================================
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。
=========================================================================
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:
调用Java的方法
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:
用来找到Java中指定名称的类
用来得到Java中的方法
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。
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。
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。
=======================================================================
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。
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。
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
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IEnv->DeleteLocalRef`来手动删除本地引用。
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
**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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