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++。

奈奎斯特

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。