Jni Tips

时间：2021-11-30 12:10:25

1.JavaVM and JNIEnv

JNI有两种关键的数据结构，JavaVM和JNIEnv，两者均为指向VM方法JNI方法的列表的的指针(C++版本中它们是Class，Class的所有成员均为函数指针)。JavaVM提供创建和销毁VM的调用接口，理论上可以创建多个VM，但Android仅仅支持一个VM。JNIEnv提供所有JNI接口函数，Native函数的第一个参数即为JNIEnv。

JNIEnv提供大多数JNI方法，你的所有Native方法都接受一个JNIEnv作为第一个参数。

JNIEnv仅仅用于线程本地使用，不允许多个线程共享一个JNIEnv。

2.Threads

所有Linux线程均被Kernel调度，通常线程起始于托管代码（可理解为Java代码），使用Thread.start方法启动。但线程也可以在任何其他地方被创建，线程创建（使用thread_create）之后可以使用JNI的AttachCurrendThread方法附加到JavaVM中。

注意：新创建的线程在Attach到JavaVM之前，是没有JNIEnv的，不能执行任何JNI调用。

Attaching一个线程到JavaVM时，将使一个java.lang.Thread被创建和添加到main ThreadGroup。对一个已经Attach到JavaVM的线程调用AttachCurrendThread是无效的。

Android不会Suspend执行Native Code的线程，如果垃圾回收正在进行或者调试器在请求Suspend，Android将在线程下一次调用JNI函数时执行Suspend。

Attach到JavaVM的线程需要在其退出前显示调用DetachCurrentThread。如果实现起来有难度，在Android2.0以上系统内可使用pthread_create_key来声明一个析构函数，当线程退出的时候，析构函数将被调用，在析构函数中调用DetachCurrentThread是非常好的选择。

3.jclass，jmethodID，jfieldID

如果你想通过native代码（jni）访问你的对象（java对象），你应该通过下面方式访问

（1）通过JNIEnv的FindClass方法获取类引用。
（2）通过JNIEnv的GetFieldID方法获取成员（属性或者方法）。
（3）通过JNIEnv的GetIntField方法获取成员的里适当的内容。

同样的，你调用一个java层的对象方法是，你首先要得到这个类对象的引用和他的方法ID。这个ID经常只指向内部运行的数据结构。查找java类对象的

属性或者方法的引用或者IDs需要好几个字符串比较，一旦你拥有它们，你执行它们（指的是方法或者对象）的速度是非常快的。

Find Class、Get methodID fieldID需要花费大量的时间来做字符串比较，推荐的做法是事先缓存这些IDs，以加快调用速度。因为Android限制每个进程只有一个JavaVM，因此在方法内定义static局部变量来缓存这些IDs可有效的提升性能。

类的引用，类的成员ID,和方法ID一直都有效指导类被回收，除了很少情况下，类对象只有没在关联到类加载器的时候才会被垃圾回收机制回收，但是，在Android上是有可能出现的。备注，然而jclass是一个类引用，还有这类必须是protected权限或者有更高的访问权限（例如public）时才会被NewGlobalRel获得。

如果你想在一个类被第一次加载，和类被回收和重新加载的时候，自动缓存和重新缓存他们的ID(MethodID和fieldID),正确的初始化方式就是添加

一段像下面一样的代码在需要被访问的类里面

  /*
     * We use a class initializer to allow the native code to cache some
     * field offsets. This native function looks up and caches interesting
     * class/field/method IDs. Throws on failure.
     */
    private static native void nativeInit();

    static {
        nativeInit();
    }

4.Local and Global References

传递给Native方法的参数以及绝大多数JNI函数的返回值都是局部引用，局部引用只在Native函数调用期间有效，当Native函数调用完毕后，局部引用将失效。如果想持有一个对象的全局引用，应使用NewGlobalRef，NewGlobalWeakRef, NewGlobalRef保证全局引用的全局有效性，直到显式调用了DeleteGlobalRef。一旦对某个对象调用了NewGlobalRef，其引用计数将增加，VM将不会对其执行垃圾回收，因此在必要的时刻，应该显式调用DeleteGlobalRef来释放被引用的对象，让其被VM回收。(这应用到Object所有子类，包括jclass,jstring,和jarray)

唯一拿到非局部引用的方式是通过NewGlobalRef或者NewWeakGlobalRef.

如果你想长时间持有一个引用，你必须用全局引用，NewGlobalReef 方法拿局部引用作为参数返回一个全局引用，全局引用一直有效直到你调用DeleteGlobalRef为止。

当要缓存一个从FindClass返回的jclass时，下面这段代码经常被用到

jclass localClass = env->FindClass("MyClass");
jclass globalClass = reinterpret_cast<jclass>(env->NewGlobalRef(localClass));

JNI中可以有多个引用指向同一个对象，如果需要测试两个引用是否指向的是同一个对象，应该使用IsSameObject方法，而不是“==”。

JNI数据类型中，jfieldID以及jmethodID不是引用类型，不能对这两个类型的数据使用NewGlobalRef；由GetStringUTFChars以及GetByteArrayElements返回的原始数据指针也不是Object类型，返回的指针可以在多个线程中使用，直到调用了对应的Release方法。

有一种特殊的情况你需要注意：如果你将一个Native线程通过AttachCurrentThread方法Attach到VM，则该Native线程中的Local Reference始终不会自动free掉（线程Detach时才会free掉Local Reference），因此这种情况下，你需要手动Delete所以你创建的Local Reference。通常，在一个Loop中创建的任何Local Reference也需要手动Delete，因为VM能够创建的Local Reference的数量是有限的。

5.UTF-8 and UTF-16 Strings

Java中Char类型与String类型使用UTF-16编码，而C代码中的Char以及String（字符数组）使用UTF-8编码。为解决这个问题JNI提供GetStringUTFChars函数用于返回UTF-8编码的String，但调用该方法将导致额外的内存分配和转换操作，执行速率不及GetStringChars。

当通过Get方法获取到String后不要忘记调用Release方法。String Get方法返回的C方式的指针jchar ，jbyte指向的是原始的数据而并非局部引用，因此在调用Release方法之前这些指针都是有效的，同时也以为这，在Native方法Return后VM不会自动释放指向的资源。

不要向NewStringUTF方法传递非UTF-8编码的数据。一个常见的错误是从文件或者网络读取数据然后直接传递给NewStringUTF。除非你非常清楚数据是ASCII格式的，否则你应当对其做适当的转换，NewStringUTF只接受UTF-8编码的字符串。

6.Exceptions

在异常已经发生的时候不能调用JNI方法，你的代码应该通过ExceptionCheck和ExceptionOccured方法判断是否有异常发生，如果异常发生你可以：返回、处理异常清除异常。在异常发生的时候可以调用的JNI方法如下：

  • DeleteGlobalRef
  • DeleteLocalRef
  • leteWeakGlobalRef
  • ExceptionCheck
  • ExceptionClear
  • ExceptionDescribe
  • ExceptionOccurred
  • MonitorExit
  • PopLocalFrame
  • PushLocalFrame
  • Release\

7.Extended Checking

VM会对JNI调用做一些额外的运行时检查，包括：

  • 数组：分配数组的长度为负值。
  • 非法指针：传递非法的jarray/jclass/jobject/jstring指针到JNI函数。或者传递NULL指针给一个必须为非NULL的参数。
  • 类名：传递非法的类名，正确的类名的写法应类似”java/lang/String”。
  • DirectByteBuffer：传递非法的参数到NewDirectByteBuffer。
  • 异常：在JNI Exception发生时，不做任何处理继续调用JNI方法。
  • JNIEnv*s：在线程中错误的使用JNIEnv（每个线程都有不同的JNIEnv，不能公用）。
  • jfieldID，jmethodID：使用和传递非法的或者不匹配的ID。
  • 引用：Delete引用的时候调用的Delete方法不匹配。
  • Release Mode：在调用Release方法的时候使用了错误了mode（0，JNI_COMMIT,JNI_ABORT）。
  • 类型安全：Native方法返回值不匹配。
  • UFT-8：传递了无效的UTF-8字符串到JNI方法。

启动JNI检查的方法

Emulator 默认已打开

ROOT过的设备

adb shell stop

adb shell setprop dalvik.vm.checkjni true

adb shell start
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  • 1
  • 2
  • 3

常规设备

adb shell setprop debug.checkjni 1

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