Android C++ 系列：认识 JNI

1. 什么是 JNI

JNI 是 Java Native Interface 的缩写，通过使用 Java 本地接口书写程序，可以确保代码在不同的平台上方便移植。

JNI 不仅仅是 Android 特有的，它是属于 Java 平台的，它允许在 Java 虚拟机内运行的 java 代码与其他编程语言（如 c, c++和汇编语言）编写的程序和库进行交互。Java1.1 开始，JNI 标准成为 java 平台的一部分，它允许 Java 代码和其他语言写的代码进行交互。JNI 一开始是为了本地已编译语言，尤其是 C 和 C++而设计的，但是并不是说不能使用其他编程语言，只要调用约定受支持就可以了。不同语言编写的程序之间调用也不是 Java 和 C++特有的，Java 可以调用 C++，python、go 语言都可以。

JNI 使得在 Java 虚拟机内运行的 Java 代码能够与其它编程语言互相操作，包括创建本地方法、更新 Java 对象、调用 Java 方法，引用 Java 类，捕捉和抛出异常等，也允许 Java 代码调用 C/C++或汇编语言编写的程序和库。作为一个标准程序接口，它没有对底层 Java 虚拟机的实现施加任何限制，并具有以下特点：

• 二进制兼容。本地方法库与同一平台上所有 Java 虚拟机之间实现二进制兼容，即对于给定平台开发人员只需要维护一种版本的本地方法库。但是同时也丧失了跨平台性，想想我们 Android 只编译 arm 平台的 so 库，就会导致无法在 x86 平台运行。

• 效率高。为了实现实时系统，JNI 在效率与虚拟机无关性之间进行了优化，以保障高效运行。

• 功能强。JNI 提供了大量的函数及接口让本地方法与 Java 虚拟机内核相互操作，增强两者的功能。

2. 为什么会有 JNI

JNI 产生的原因和背景是什么呢？我们熟练掌握一门语言后为什么还要再用另一门语言去写呢？它是出于以下几方面的考虑：

1. 历史程序复用：很多已经使用其他语言实现的功能，我们可以直接拿来主义，编译完直接使用，比如音视频领域强大的 ffmpeg 就是用纯 c 语言实现的，如果再用 java 实现一遍就是完全重复造轮子；

2. 跨平台代码复用：我们想写一份代码 Android、iOS、Mac、Linux 公用，他们不同平台使用不同语言，怎么办呢？使用 C/C++实现核心功能，然后不同平台使用不同语言的本地接口进行调用；

3. 弥补 Java 平台无关性的不足：Java 平台无关性导致访问系统底层或者驱动方面存在缺陷，因为我们知道操作系统都是 C/C++实现，如果要访问底层硬件能力，必须要能调用 C/C++接口。在 Android 中，我们的摄像头、麦克风、显示屏、硬件编解码器等能力在底层都是由 C/C++封装；

4. 性能考虑：有些 CPU 密集型操作可以使用 JNI 调用 C/C++或者汇编实现，来提高效率。

3. JNI 接口介绍

JNI 对外暴露的接口主要是我们jni.h头文件，头文件里面为我们封装了 JNIEnv 环境变量结构和 JavaVM 结构体。任何方法的调用都离不开 JNIEnv 变量，C 和 C++接口还有一些差异：在 C 的定义中,env 是一个两级指针,而在 C++的定义中,env 是个一级指针。C 形式需要对 env 指针进行双重 deferencing，而且须将 env 作为第一个参数传给 jni 函数，举个简单的例子：

• 对于 demo.c：JNI 函数调用由(*env)->作前缀，目的是为了取出函数指针所引用的值，如:return （*env）->NewStringUTF(env,"HelloJNI!");
  

• 对于 demo.cpp：JNIEnv 类拥有处理函数指针查找的内联成员函数，如：return env->NewStringUTF("HelloJNI!");
  

但是其实本质没有什么区别，一个是 JNI 调 C，一个是 JNI 调 C，C 再调 C++。

4. 经常与我们打交道的 JNI

下面介绍下我们日常接触的一些使用了 JNI 能力的开源库：

1. ijkplayer：做移动端播放器的对 ijkplayer 不会陌生，它是哔哩哔哩推出的跨平台开源播放器，由于它底层是 ffmpeg 实现，用到了 C 代码，所以需要通过 JNI 做包装；

2. webrtc：谷歌开源的跨平台实时通信库，包括 3A，弱网对抗等核心能力使用 C/C++实现，平台层做少量包装适配；

3. mars：微信开源的一个跨平台长连接信令库，里面还有一个高性能日志库，核心代码用 C/C++实现，然后在上层不同平台做少量适配；

4. tenforflow lite：机器学习库，C 语言实现，可以一份代码编译成不同平台库。

5. 总结

本介绍了 JNI 概念以及 JNI 的作用、JNI 提供的接口，以及我们常用到的一些使用了 JNI 的开源程序。