说明

JNI，即Java本地接口（Java Native Interface），允许Java代码与C/C++等本地语言编写的代码进行交互操作。

JNI提供的接口声明位于：<JDK_HOME>/include/jni.h中

注意：JNI是Java的特性而非Android独有特性，只因为Android使用了Java语言，因此可以利用JNI的功能。

基本原理

Java虚拟机利用函数原型将Java声明的本地方法与运行库中的C函数通过函数映射表对应起来，这样Java代码就能与C/C++代码交互。

函数原型（英语：Function prototype）或函数接口（英语：Function interface）是用于指定函数的名称和类型签名（元数，参数的数据类型和返回值类型）的一种省略了函数体的函数声明。

思考一：Java虚拟机作为桥梁。Java代码和C/C++本地代码运行环境不一样，因此不能直接交互，而Java代码的容器Java虚拟机是C/C++代码编写的，因此可以使用Java虚拟机作为桥梁将Java代码和C/C++本地代码联系起来。

思考二：为什么用函数原型？Java方法和C/C++函数是不一样的，但它们可以在函数原型上变为一致，都有名称和签名，因此可以使用函数原型建立映射关系。

Java代码与JNI本地函数的交互

使用JNI一般遵循以下步骤：

声明本地方法。在Java类中使用native关键字声明本地方法并加载本地函数库。
建立映射关系。使用javah命令，生成包含JNI本地函数原型的头文件，建立Java方法与C/C++本地函数间的映射。另外，在C/C++本地函数里使用RegisterNatives()也可直接创建映射关系，且速度较快。
实现C/C++本地函数。根据上面提供的头文件实现本地函数。
编译本地函数，生成C/C++共享库
Java代码通过JNI调用本地函数。本地函数可以使用虚拟机传递过来的JNIEnv *指针调用JNI函数，进而调用Java代码。

不遵循以上步骤的场景：如果仅仅只是编写C/C++应用，然后复用Java提供的库来实现某些功能，不涉及编写Java类调用C/C++函数的代码，则不需要遵循上面的步骤，而是直接在C函数里创建虚拟机并获取对应的JNIEnv *指针，然后通过JNI函数调用Java代码即可。

思考：能否基于JNI开发主要使用C/C++编写的本地应用程序？不妥，JNI函数调用的开销应该比较大，影响性能。

JNI使用示例

Java代码调用C/C++本地函数

在Java类中声明本地方法并加载本地函数库

// HelloJNI.java
class HelloJNI {
	native void printString(String str); // 声明本地方法
	static { System.loadLibrary("hellojni"); } // 加载本地函数库
	public static void main(String args[]) {
		HelloJNI myJNI = new HelloJNI();
		myJNI.printString("Hello World from native");
	}
}

使用javah命令，生成包含JNI本地函数原型的头文件，建立Java方法与C/C++本地函数间的映射

$ javac HelloJNI.java
$ javah HelloJNI
$ ls
HelloJNI.class  HelloJNI.h  HelloJNI.java
$ cat HelloJNI.h
...
/*
 * Class:     HelloJNI # 对应的Java类名
 * Method:    printString # 方法名
 * Signature: (Ljava/lang/String;)V  # 方法签名，括号内为入参，括号外为返回值
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_printString
  (JNIEnv *, jobject, jstring); # 本地函数原型
...

HelloJNI.h头文件中包含基于Java方法生成的本地函数原型以及注释，本地函数原型说明如下：

JNIEXPORT、JNICALL：关键字，JNI需要此关键字才能正常调用函数。
Java_HelloJNI_printString：本地函数名，格式Java_类名_方法名。
JNIEnv *, jobject：默认参数，JNIEnv *指向JNI提供的基本函数集，可用来调用相关函数；jobject表示调用本地方法的Java本地对象，如果调用静态方法则为jclass，表示Java本地类。

实现JNI本地函数：编写hellojni.c文件

#include "HelloJNI.h"
#include <stdio.h>

JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_printString(JNIEnv *env, jobject obj, jstring string) {
    // jni.h文件里声明了GetStringUTFChars()函数
    const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, string, 0);
    printf("%s\n", str);
    return;
}

生成C共享库。以Windows平台为例，生成hellojni.dll文件

在Visual C++ 2015 x86 x64 Cross Build Tools Command Prompt编译代码

1 2	# C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_251 为JDK Home目录 $ cl -I"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_251\include" -I"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_251\include\win32" -LD hellojni.c -Fehellojni.dll

Java代码通过JNI调用本地函数

1 2	$ java HelloJNI Hello World from native!

C/C++本地函数调用Java代码

C/C++函数调用Java代码的用法有：获取Java类的class，创建Java类的对象实例，调用类的静态成员变量和静态方法，调用对象的成员变量和方法。相关JNI接口都声明在<JDK_HOME>/include/jni.h中。

相关部分接口(C++)，通过JNIEnv *调用如下：

// 查询并加载类
jclass FindClass(const char *name)
// 获取类的静态方法
jmethodID GetStaticMethodID(jclass clazz, const char *name, const char *sig)
// 调用类的静态方法 XXX表示Object、Boolean等方法返回值类型
jXXX CallStaticXXXMethod(jclass clazz, jmethodID methodID, ...)

// 查找方法. 构造方法： name="<init>", sig为签名如"(I)V"
jmethodID GetMethodID(jclass clazz, const char *name, const char *sig)
// 创建Java对象实例
jobject NewObject(jclass clazz, jmethodID methodID, ...)
// 调用普通对象方法
jxxx CallXxxMethod(jobject obj, jmethodID methodID, ...)

上述接口，在C里需要在入参里添加env(JNIEnv *)。

C函数主动调用Java代码注意事项

调用JNI方法的前提是持有JNIEnv *指针，该指针一般通过Java调用本地方法传给C/C++函数。但如果C/C++函数主动调用Java的代码时没有持有该指针，或者此时Java虚拟机没有启动，则C/C++如何调用Java代码呢？答案是在C函数里主动生成虚拟机，获取与该虚拟机对应的JNIEnv *指针，然后就可以调用Java代码了。

1 2	// 生成虚拟机的接口 JNI_CreateJavaVM(JavaVM pvm, void penv, void *args);

注意：通过主动生成虚拟机获取JNIEnv *指针，然后调用Java代码时，无需创建Java方法与本地C/C++函数间的映射表这一步骤。

使用Android NDK开发

在开发Android里的JNI相关的功能，可使用Android Studio配套的NDK工具包，一键编译，方便快速开发。

NDK使用的官方介绍：Android NDK

NDK使用示例见官方CodeLab: Create Hello-CMake with Android Studio

参考

金泰廷等著《Android框架解密》，人民邮电出版社，2012。该书分析的代码较老，但框架机制基本不变，非常好的书籍。
源码查看网站：http://aospxref.com/。基于OpenGrok的源码查看服务网站，速度很快，主要用来查看C/C++代码，Java代码可下载到本地查看。
Create Hello-CMake with Android Studio:NDK开发示例

永恒的码流

JNI开发概览

说明