JNI/NDK入门指南之JavaVM和JNIEnv

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JNI/NDK入门指南之JavaVM和JNIEnv
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JNI/NDK入门指南之正确姿势了解，使用，管理，缓存JNI引用

JNI/NDK入门指南之调用Java构造方法和父类实例方法
JNI/NDK入门指南之C/C++结构体和Java对象转换方式一
JNI/NDK入门指南之C/C++结构体和Java对象转换方式二

引言

  在前面的章节JNI数据类型，描述符详解中，我们详解了JNI数据类型和描述符的一些概念，那么在今天我们将要熟悉掌握JNI的开发中另外两个关键知识点JavaVM和JniEnv。

一.细说JavaVM

JavaVM,英文全称是Java virtual machine，用咋中国话来说就是Java虚拟机。一个JVM中只有一个JavaVM对象，这个JavaVM则可以在进程中的各线程间共享的，这个特性在JNI开发中是非常重要的。

1.获取JavaVM虚拟机接口

在JNI的开发中有两种方法可以获取JavaVM,下面来分别介绍一下。
方式一:
在加载动态链接库的时候，JVM会调用JNI_OnLoad(JavaVM* jvm, void* reserved)（如果定义了该函数）。第一个参数会传入JavaVM指针。代码如下：

jint JNI_OnLoad(JavaVM * vm, void * reserved){ 
            JNIEnv * env = NULL; jint result = -1; if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) { 
            LOGE(TAG, "ERROR: GetEnv failed\n"); goto bail; } result = JNI_VERSION_1_4; bail: return result; 

方式二:
在Native code中调用JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void)&env, &vm_args)可以得到JavaVM指针。我们的Android系统是利用第二种方式来创建art虚拟机的的，具体的创建过程我就不想说了，这个不是本文讲解的重点。对于以上两种获取JavaVM的方式，都可以用全局变量，比如JavaVM* g_jvm来保存获得的指针以便在任意上下文中使用。

方式三:
通过JNIEnv获取JavaVM，具体参考代码如下：

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_xxx_android2native_JniManager_openJni (JNIEnv * env, jobject object) { 
            LOGE(TAG, "Java_com_xxx_android2native_JniManager_openJni"); //注意，直接通过定义全局的JNIEnv和Object变量，在此保存env和object的值是不可以在线程中使用的 //线程不允许共用env环境变量，但是JavaVM指针是整个jvm共用的，所以可以通过下面 //的方法保存JavaVM指针，在线程中使用 env->GetJavaVM(&gJavaVM); //同理，jobject变量也不允许在线程中共用，因此需要创建全局的jobject对象在线程 //中访问该对象 gJavaObj = env->NewGlobalRef(object); gIsThreadStop = 0; 

2.查看JavaVM定义

通过前面的章节我们对JavaVM有了一定的了解，下面让我们看看JNI中对JavaVM的申明，JavaVM申明在jni.h文件里面，这个你一定不会陌生，因为我们在JNI开发中，必定要引入#include

头文件。

C语言中JavaVM声明如下：

struct _JNIEnv; struct _JavaVM; typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv; #if defined(__cplusplus) typedef _JNIEnv JNIEnv; typedef _JavaVM JavaVM; #else typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv; typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;//C语言定义 #endif /* * JNI invocation interface. */ struct JNIInvokeInterface { 
             void* reserved0; void* reserved1; void* reserved2; jint (*DestroyJavaVM)(JavaVM*); jint (*AttachCurrentThread)(JavaVM*, JNIEnv**, void*); jint (*DetachCurrentThread)(JavaVM*); jint (*GetEnv)(JavaVM*, void**, jint); jint (*AttachCurrentThreadAsDaemon)(JavaVM*, JNIEnv**, void*); }; 

C++中JavaVM声明如下：

struct _JNIEnv; struct _JavaVM; typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv; #if defined(__cplusplus) typedef _JNIEnv JNIEnv; typedef _JavaVM JavaVM; #else typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv; typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM; #endif /* * C++ version. */ struct _JavaVM { 
             const struct JNIInvokeInterface* functions; #if defined(__cplusplus) jint DestroyJavaVM() { 
             return functions->DestroyJavaVM(this); } jint AttachCurrentThread(JNIEnv** p_env, void* thr_args) { 
             return functions->AttachCurrentThread(this, p_env, thr_args); } 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*/ }; 

二.细说JNIEnv

JNIEnv,英文全称是Java Native Interface Environment，用咋中国话来说就是Java本地接口环境。在进行JNI编程开发的时候，使用javah生成Native方法对应的Native函数声明，会发现所有的Native函数的第一个参数永远是JNIEnv指针，如下所示：

/* * Class: com_xxx_object2struct_JniTransfer * Method: getJavaBeanFromNative * Signature: ()Lcom/xxx/object2struct/JavaBean; */ JNIEXPORT jobject JNICALL Java_com_xxx_object2struct_JniTransfer_getJavaBeanFromNative (JNIEnv *, jclass); /* * Class: com_xxx_object2struct_JniTransfer * Method: transferJavaBeanToNative * Signature: (Lcom/xxx/object2struct/JavaBean;)V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_com_xxx_object2struct_JniTransfer_transferJavaBeanToNative (JNIEnv *, jclass, jobject); 

JNIEnv是提供JNI Native函数的基础环境，线程相关，不同线程的JNIEnv相互独立，并且JNIEnv是一个JNI接口指针，指向了本地方法的一个函数表，该函数表中的每一个成员指向了一个JNI函数，本地方法通过JNI函数来访问JVM中的数据结构，详情如下图：

通过上面的图示，我们应该更加了解JNIEnv只在当前线程中有效。本地方法不 能将JNIEnv从一个线程传递到另一个线程中。相同的 Java 线程中对本地方法多次调用时，传递给该本地方法的JNIEnv是相同的。但是，一个本地方法可被不同的 Java 线程所调用，因此可以接受不同的 JNIEnv。

1.查看JNIEnv定义

通过前面的章节我们对JavaVM有了一定的了解，下面让我们看看JNI中对JNIEnv的申明，可以看出JNIEnv是一个包含诸多JNI函数的结构体，JNIEnv申明在jni.h文件里面，这个你一定不会陌生，因为我们在JNI开发中，必定要引入#include

头文件。

C语言中JNIEnv声明如下：

struct _JNIEnv; struct _JavaVM; typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv; #if defined(__cplusplus) typedef _JNIEnv JNIEnv; typedef _JavaVM JavaVM; #else typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;//C的定义 typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM; #endif /* * Table of interface function pointers. */ struct JNINativeInterface { 
                 void* reserved0; void* reserved1; void* reserved2; void* reserved3; jint (*GetVersion)(JNIEnv *); ... } 

在C语言中对JNIEnv下GetVersion()方法使用如下：

 jint version = (*env)->GetVersion(env); 

C++中JNIEnv声明如下：

struct _JNIEnv; struct _JavaVM; typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv; #if defined(__cplusplus) typedef _JNIEnv JNIEnv; typedef _JavaVM JavaVM; #else typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;//C的定义 typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM; #endif /* * 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); } ... } 

在C++中对JNIEnv下GetVersion()方法使用如下：

 jint version = env->GetVersion(); 

仅从这一部分我们可以看出的是对于JNIEnv在C语言环境和C++语言环境中的实现是不一样的。也就是说我们在C语言和C++语言中对于JNI方法的调用是有区别的。这里我们以GetVersion函数为例说明，其在C和C++中的不同。

2.JNIEnv结构体中JNI函数划分

通过分析前面章节C/C++中JNIEnv结构体的话，不难发现，这个结构体当中包含了几乎有所的JNI函数，大致可以分为如下几类：

常见的JNI函数还有一些，这里由于篇幅问题就不过多介绍了。这里推荐一个博客JNI学习积累之一 —- 常用函数大全里面有比较详细的描述了，大家可以仔细阅读。当然最好的办法，就是实际使用中慢慢品尝了。

3.获取JNIEnv

如果是在同一个线程中需要使用JNIEnv，这个通过前面的讲解我想读者朋友们一定会脱口而出，使用参数传递，是的这个是可以做到的。但是使用跨线程呢？这个一般会使用到全局引用了，参加如下代码，具体可以参见我的博客Android和C/C++通过Jni实现通信方式一中对于跨线程使用JNIEnv有比较详细的介绍了。

 static void* native_thread_exec(void *arg) { 
                    LOGE(TAG,"nativeThreadExec"); LOGE(TAG,"The pthread id : %d\n", pthread_self()); JNIEnv *env; //从全局的JavaVM中获取到环境变量 gJavaVM->AttachCurrentThread(&env,NULL); //get Java class by classPath //获取Java层对应的类 jclass thiz = env->GetObjectClass(gJavaObj); //get Java method from thiz //获取Java层被回调的函数 jmethodID nativeCallback = env->GetMethodID(thiz,"callByJni","(I)V"); int count = 0; //线程循环 while(!gIsThreadStop) { 
                    sleep(2); //跨线程回调Java层函数 env->CallVoidMethod(gJavaObj,nativeCallback,count++); } gJavaVM->DetachCurrentThread(); LOGE(TAG,"thread stoped"); return ((void *)0); } JNIEXPORT void JNICALL Java_com_xxx_android2native_JniManager_openJni (JNIEnv * env, jobject object) { 
                    LOGE(TAG, "Java_com_xxx_android2native_JniManager_openJni"); //注意，直接通过定义全局的JNIEnv和Object变量，在此保存env和object的值是不可以在线程中使用的 //线程不允许共用env环境变量，但是JavaVM指针是整个jvm共用的，所以可以通过下面 //的方法保存JavaVM指针，在线程中使用 env->GetJavaVM(&gJavaVM); //同理，jobject变量也不允许在线程中共用，因此需要创建全局的jobject对象在线程 //中访问该对象 gJavaObj = env->NewGlobalRef(object); gIsThreadStop = 0; } 

三.Java和Android中JavaVM对象有区别

在Java里，每一个Process可以产生多个JavaVM对象，但是在Android上，每一个Process只有一个art虚拟机对象，也就是在Android进程中是通过有且只有一个虚拟器对象来服务所有Java和C/C++代码 。Java 的dex字节码和C/C++的*.so同时运行ART虚拟机之内，共同使用一个进程空间。之所以可以相互调用，也是因为有ART虚拟机。当Java 代码需要C/C++代码时，在ART虚拟机加载进*.so库时，会先调用JNI_Onload(),此时就会把JAVA VM对象的指针存储于c层jni组件的全局环境中，在Java层调用C层的本地函数时，调用C本地函数的线程必然通过ART虚拟机来调用C层的本地函数，此时，ART虚拟机会为本地的C组件实例化一个JNIEnv指针，该指针指向ART虚拟机的具体的函数列表，当JNI的c组件调用Java层的方法或者属性时，需要通过JNIEnv指针来进行调用。 当本地C/C++想获得当前线程所要使用的JNIEnv时，可以使用ART虚拟机对象的JavaVM* jvm->GetEnv()返回当前线程所在的JNIEnv*。

参考博客：
https://blog.csdn.net/CV_Jason/article/details/
https://www.cnblogs.com/fnlingnzb-learner/p/7366025.html