[转] Android JNI 作用及其详解

96
元亨利贞o
0.4 2017.04.21 16:34* 字数 5295

_ 声明: 对原文格式以及内容做了细微的修改和美化, 主要为了方便阅读和理解 _

一. 基础

Java Native Interface (JNI) 标准是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 是本地编程接口,它使得在 Java 虚拟机 (VM) 内部运行的 Java 代码能够与用其它编程语言(如 C、C++ 和汇编语言)编写的应用程序和库进行交互操作。

  1. 从如何载入.so档案谈起
    由于Android 的应用层的类都是以Java写的,这些Java类编译为Dex型式的Bytecode之后,必须靠Dalvik虚拟机(VM: Virtual Machine)来执行。VM在Android平台里,扮演很重要的角色。此外,在执行Java类的过程中,如果Java类需要与C组件沟通时,VM就会去载入C组件,然后让Java的函数顺利地调用到C组件的函数。此时,VM扮演着桥梁的角色,让Java与C组件能通过标准的JNI介面而相互沟通。应用层的Java类是在虚拟机(VM: Vitual Machine)上执行的,而C件不是在VM上执行,那么Java程式又如何要求VM去载入(Load)所指定的C组件呢?
    可使用下述指令:
    System.loadLibrary("*.so的档案名");
    例如,Android框架里所提供的 MediaPlayer.java 类,含指令:
    public class MediaPlayer{   static {   System.loadLibrary("media_jni");   }   } 
    这要求VM去载入Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案。载入*.so之后,Java类与*.so档案就汇合起来,一起执行了。
  2. 如何撰写*.so的入口函数
  • JNI_OnLoad()JNI_OnUnload()函数的用途  
    当Android的VM(Virtual Machine)执行到System.loadLibrary()函数时,首先会去执行C组件里的JNI_OnLoad()函数。
    它的用途有二:   
    * (a) 指定JNI版本
    告诉VM此C组件使用那一个JNI版本。如果你的.so档没有提供JNI_OnLoad()函数,VM会默认该.so档是使用最老的 JNI 1.1版本。由于新版的JNI做了许多扩充,如果需要使用JNI的新版功能,例如JNI 1.4的java.nio.ByteBuffer,就必须藉由JNI_OnLoad()函数来告知VM。JNI_OnLoad()函数的返回值便是JNI的版本号, 这个版版号的值定义在jni.h文件中, 如下:
#define JNI_VERSION_1_1 0x00010001
#define JNI_VERSION_1_2 0x00010002
#define JNI_VERSION_1_4 0x00010004
#define JNI_VERSION_1_6 0x00010006
    * (b) 做C组件的初始化工作. 

由于VM执行到System.loadLibrary()函数时,就会立即调用JNI_OnLoad()方法,所以C组件的开发者可以借由JNI_OnLoad()函数来进行C组件内的某些初始化工作(Initialization) 。  
例如,在Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里,就提供了JNI_OnLoad()函数,其程式码片段为:

//#define LOG_NDEBUG 0
        #define LOG_TAG "MediaPlayer-JNI"

        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("ERROR: GetEnv failed ");
                goto bail;
            }
            assert(env != NULL);

            if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
                LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed ");
                goto bail;
            }

            if (register_android_media_MediaRecorder(env) < 0) {
                LOGE("ERROR: MediaRecorder native registration failed ");
                goto bail;
            }

            if (register_android_media_MediaScanner(env) < 0) {
                LOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed ");
                goto bail;
            }

            if (register_android_media_MediaMetadataRetriever(env) < 0) {
                LOGE("ERROR: MediaMetadataRetriever native registration failed ");
                goto bail;
            }

            result = JNI_VERSION_1_4;

            bail:
                return result;
        }

此函数回传JNI_VERSION_1_4值给VM,于是VM知道了其所使用的JNI版本了。此外,它也做了一些初期的动作(可呼叫任何本地函数),例如指令:  
if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed ");
goto bail;
}
就将此组件提供的各个本地函数(Native Function)登记到VM里,以便能加快后续呼叫本地函数的效率。  
JNI_OnUnload()函数与JNI_OnLoad()相对应的。在载入C组件时会立即呼叫JNI_OnLoad()来进行组件内的初期动作;而当VM释放该C组件时,则会呼叫JNI_OnUnload()函数来进行善后清除动作。当VM呼叫JNI_OnLoad()JNI_Unload()函数时,都会将VM的指针(Pointer)传递给它们,其参数如下:
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) { }
jint JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved) { }   
JNI_OnLoad()函数里,就通过过VM之指标而取得JNIEnv之指标值,并存入env指标变数里,如下述指令:
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("ERROR: GetEnv failed ");
goto bail;
}
}
由于VM通常是多线程(Multi-threading)执行环境。每一个线程在呼叫JNI_OnLoad()时,所传递进来的JNIEnv指针值都是不同的。为了配合这种多线程环境,C组件开发者在撰写本地函数时,可借由JNIEnv指针值的不同而避免多线程中的资料访问冲突,这样才能确保所写的本地函数能安全地在不同Android进程中安全的执行。基于这个理由,当在呼叫C组件的函数时,都会将JNIEnv指标值传递给它,如下:  
jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
JNIEnv *env = NULL;
if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {

            }
        }

JNI_OnLoad()函数中调用register_android_media_MediaPlayer(env)函数时,就将env指针传递过去了。如此,在register_android_media_MediaPlayer()函数就能借由该指针做到同步操作资源,以便化解资料冲突的问题。
例如,在register_android_media_MediaPlayer()函数里,可撰写下述代码:  
if ((*env)->MonitorEnter(env, obj) != JNI_OK) { }
查看是否已经有其他线程使用此物件,如果没有,此程序就进入if代码块并使用该物件执行相关动作。还有,也可撰写下述指令:  
if ((*env)->MonitorExit(env, obj) != JNI_OK) { }  
查看是否是有线程在使用此物件,如果是,当前线程不进入if代码块。

  1. registerNativeMethods() 函数的用途  
    应用层级的Java类别透过VM而呼叫到本地函数。一般是仰赖VM去寻找*.so里的本地函数。如果需要连续呼叫很多次,每次都需要寻找一遍,会多花许多时间。此时,组件开发者可以自行将本地函数向VM进行登记。例如,在Android的/system/lib/libmedia_jni.so 档案里的代码段如下:  
    #define LOG_NDEBUG 0
    #define LOG_TAG "MediaPlayer-JNI"
    static JNINativeMethod gMethods[] = {
    {"setDataSource", "(Ljava/lang/String;)V",(void *) android_media_MediaPlayer_setDataSource},
    {"setDataSource", "(Ljava/io/FileDescriptor;JJ)V", (void *) android_media_MediaPlayer_setDataSourceFD},
    {"prepare", "()V", (void *) android_media_MediaPlayer_prepare},
    {"prepareAsync", "()V", (void *) android_media_MediaPlayer_prepareAsync},
    {"_start", "()V", (void *) android_media_MediaPlayer_start},
    {"_stop", "()V", (void *) android_media_MediaPlayer_stop},
    {"getVideoWidth", "()I",
    (void *) android_media_MediaPlayer_getVideoWidth},
    { "getVideoHeight", "()I", (void *) android_media_MediaPlayer_getVideoHeight },
    { "seekTo", "(I)V", (void *) android_media_MediaPlayer_seekTo },
    { "_pause", "()V", (void *) android_media_MediaPlayer_pause },
    { "isPlaying", "()Z", (void *) android_media_MediaPlayer_isPlaying },
    { "getCurrentPosition", "()I", (void *) android_media_MediaPlayer_getCurrentPosition },
    { "getDuration", "()I", (void *) android_media_MediaPlayer_getDuration },
    { "_release", "()V", (void *) android_media_MediaPlayer_release },
    { "_reset", "()V", (void *) android_media_MediaPlayer_reset },
    { "setAudioStreamType", "(I)V", (void *) android_media_MediaPlayer_setAudioStreamType },
    { "setLooping", "(Z)V", (void *) android_media_MediaPlayer_setLooping },
    { "setVolume", "(FF)V", (void *) android_media_MediaPlayer_setVolume },
    { "getFrameAt", "(I)Landroid/graphics/Bitmap;",
    (void *) android_media_MediaPlayer_getFrameAt },
    { "native_setup", "(Ljava/lang/Object;)V",
    (void *) android_media_MediaPlayer_native_setup },
    { "native_finalize", "()V", (void *) android_media_MediaPlayer_native_finalize },
    };

         static int register_android_media_MediaPlayer(JNIEnv *env) {
             return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/media/MediaPlayer", gMethods, NELEM(gMethods));
         }
    
         jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
             if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
                 LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed ");
                 goto bail;
             }
         }  
    

当VM载入libmedia_jni.so档案时,就呼叫JNI_OnLoad()函数。接着,JNI_OnLoad()呼叫 register_android_media_MediaPlayer()函数。此时,就呼叫到 AndroidRuntime::registerNativeMethods()函数,向VM(即AndroidRuntime)登记 gMethods[]表格所含的本地函数了。简而言之, registerNativeMethods()函数的用途有二:

  • (1) 更有效率去找到函数。
  • (2) 可在执行期间进行抽换。
    由于gMethods[]是一个<名称,函数指针>对照表,在程序执行时,可多次呼叫registerNativeMethods()函数来更换本地函数之指针,而达到弹性抽换本地函数之目的.
    (这里别有深意, 可以用来hook Android的系统的某些native函数)
  1. Andoird 中使用了一种不同传统Java JNI的方式来定义其native的函数。其中很重要的区别是Andorid使用了一种Java 和 C 函数的映射表数组,并在其中描述了函数的参数和返回值。这个数组的类型是JNINativeMethod,定义如下:  
    typedef struct {
    const char* name; // Android Native方法名称
    const char* signature; // AndroidNative方法的签名, 可以用javah查看方法签名
    void* fnPtr; // c/c++函数的函数指针
    } JNINativeMethod; 
    其中比较难以理解的是第二个参数,例如: "()V" , "(II)V" , " (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"  
    实际上这些字符是与函数的参数和类型一一对应的。"()" 中的字符表示参数,后面的则代表返回值。
    例如"()V" 就表示void Func();  "(II)V"表示void Func(int, int);
    具体的每一个字符的对应关系如下:
字符 Java类型 C类型
V void void
Z jboolean boolean
I jint int
J jlong long
D jdouble double
F jfloat float
B jbyte byte
C jchar char
S jshort short

数组则以[开始,用两个字符表示:

字符 Java类型 C类型
[I jintArray int[]
[F jfloatArray float[]
[B jbyteArray byte[]
[C jcharArray char[]
[S jshortArray short[]
[D jdoubleArray double[]
[J jlongArray long[]
[Z jbooleanArray boolean[]

上面的都是基本类型。如果Java函数的参数是class,则以L开头,以;结尾,中间是用/隔开的包及类名。而其对应的C函数名的参数则为jobject. 一个例外是String类,其对应的类为jstring

字符 Java类型 C类型
Ljava/lang/String; String jstring
Ljava/net/Socket; Socket jobject

如果JAVA函数位于一个嵌入类,则用$作为类名间的分隔符。  例如:
"(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"
  
二. Android JNI编程实践

  1. 直接使用java本身jni接口(windows/ubuntu)
* (1) 在Eclipsh中新建一个android应用程序。两个类:一个继承于`Activity`,UI显示用。另一个包含`native`方法。编译生成所有类。  
        package com.hello.jnitest;

        import android.app.Activity;
        import android.os.Bundle;

        import com.stone.jni_demo1.R;

        public class jnitest extends Activity {
            @Override
            public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
                super.onCreate(savedInstanceState);
                setContentView(R.layout.main); 
                Nadd cal = new Nadd();
                setTitle("The Native Add Result is " + String.valueOf(cal.nadd(10, 19)));
            }
        }

Nadd.java文件:

                package com.hello.jnitest;
                public class Nadd {
                    static {
                        System.loadLibrary("Nadd");
                    }
                    public native int nadd(int a, int b);
                }

以上在windows中完成。  
* (2) 使用javah命令生成C/C++的头文件。注意类要包含包名,路径文件夹下要包含所有包中的类,否则会报找不到类的错误。classpath参数指定到包名前一级文件夹,文件夹层次结构要符合java类的组织层次结构。  
生成头文件的命令: javah -classpath ../jnitest/bin com.hello.jnitest.Nadd 
com_hello_jnitest_Nadd .h文件内容如下:  
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated /
#include <jni.h>
/
Header for class com_hello_jnitest_Nadd */

        #ifndef _Included_com_hello_jnitest_Nadd
        #define _Included_com_hello_jnitest_Nadd
        #ifdef __cplusplus
        extern "C" {
        #endif
        /*
         * Class:     com_hello_jnitest_Nadd
         * Method:    nadd
         * Signature: (II)I
         */
        JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_jnitest_Nadd_nadd
          (JNIEnv *, jobject, jint, jint);

        #ifdef __cplusplus
        }
        #endif
        #endif
  • (3) 编辑*.c文件实现native方法。  
    com_hello_jnitest_Nadd.c文件:  
    #include
    #include "com_hello_jnitest_Nadd.h"

          JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_jnitest_Nadd_nadd(JNIEnv * env, jobject c, jint a, jint b) {
              return (a+b);
          }
    
  • (4) 编译 *.c文件生存动态库。
    命令: arm-none-linux-gnueabi-gcc -I/home/a/work/android/jdk1.6.0_17/include -I/home/a/work/android/jdk1.6.0_17/include/linux -fpic -c com_hello_jnitest_Nadd.c  arm-none-linux-gnueabi-ld -T/home/a/CodeSourcery/Sourcery_G++_Lite/arm-none-linux-gnueabi/lib/ldscripts/armelf_linux_eabi.xsc -share -o libNadd.so com_hello_jnitest_Nadd.o  
    执行上面的命令得到libNadd.so文件。以上在ubuntu中完成。

  • (5) 将相应的动态库文件push到avd的system/lib中, 执行命令: adb push libNadd.so /system/lib。若提示Read-only file system错误,先运行adb remount命令,在运行 
    adb push libNadd.so /system/lib即可.

  • (6) 在eclipse中运行原应用程序即可。以上在windows中完成。  
    对于一中生成的so文件也可采用二中的方法编译进apk包中。只需在工程文件夹中建libsarmeabi文件夹(其他文件夹名无效,只建立libs文件夹也无效),然后将so文件拷入,编译工程即可。

    1. 使用NDK生成本地方法(ubuntu and windows)
    • (1) 安装NDK:
      下载并解压NDK包,然后进入NDK根目录,运行build/host-setup.sh(需要Make 3.81awk)。若有错,修改host-setup.sh文件:将#!/bin/sh修改为#!/bin/bash,再次运行即可。

    • (2) 在apps文件夹下建立自己的工程文件夹,然后在该文件夹下建一文件Application.mkproject文件夹。  
      Application.mk文件内容: 
      APP_PROJECT_PATH := $(call my-dir)/project
      APP_MODULES := myjni

    • (3) 在project文件夹下建一个jni文件夹,然后新建Android.mkmyjni.c文件。这里不需要用javah生成相应的.h文件,但函数名要包含相应的完整的包、类名。

    • (4) 编辑相应文件内容。  
      Android.mk文件:  
      # Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
      # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
      # you may not use this file except in compliance with the License.
      # You may obtain a copy of the License at
      # http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
      # Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
      # distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
      # WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
      # See the License for the specific language governing permissions and
      # limitations under the License.

        LOCAL_PATH := $(call my-dir)
        include $(CLEAR_VARS)
        LOCAL_MODULE := myjni
        LOCAL_SRC_FILES := myjni.c
        include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) 
      

myjni.c文件:  
#include <jni.h>
#include "com_hello_NdkTest_NdkTest.h"

        jstring  Java_com_hello_NdkTest_NdkTest_stringFromJNI(JNIEnv* env, jobject thiz ) {
            return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from My-JNI !");
        }

myjni文件组织: 
~/work/android/ndk-1.6_r1/apps$ tree myjni  
myjni  
|-- Application.mk  
|-- project  
|-- jni  
|-- Android.mk  
|-- myjni.c  
|-- libs  
|-- armeabi
|-- libmyjni.so  
4 directories, 4 files  
* (5) 编译:make APP=myjni.  
以上内容在ubuntu完成。
以下内容在windows中完成。当然也可以在ubuntu中完成。  
* (6) 在eclipsh中创建android application。将myjni中自动生成的libs文件夹拷贝到当前工程文件夹中,编译运行即可。  
NdkTest.java文件:  
package com.hello.NdkTest;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

        public class NdkTest extends Activity {
            @Override
            public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
                super.onCreate(savedInstanceState);
                TextView tv = new TextView(this);
                tv.setText( stringFromJNI() );
                setContentView(tv);
            }
            
            public native String stringFromJNI();
            
            static { 
                System.loadLibrary("myjni");
            }
        } 

上面生成的so文件也可使用adb push命令将so文件push到avd中运行.

  1. **本篇将介绍在JNI编程中如何传递参数和返回值. **
    首先要强调的是,native方法不但可以传递Java的基本类型做参数,还可以传递更复杂的类型,比如String,数组,甚至自定义的类。这一切都可以在jni.h中找到答案.
  • (1) Java基本类型的传递
    用过Java的人都知道,Java中的基本类型包括booleanbytecharshortintlongfloatdouble这样几种,如果你用这几种类型做native方法的参数,当你通过javah -jni生成.h头文件的时候,只要看一下生成的.h头文件,就会一清二楚,这些类型分别对应的类型是: jbooleanjbytejcharjshortjintjlongjfloatjdouble 。这几种类型几乎都可以当成对应的C++类型来用,所以没什么好说的。

  • (2) String参数的传递  
    Java的String和C++的string是不能对等起来的,所以处理起来比较麻烦。先看一个例子:
      
    class Prompt {

              static {
                  System.loadLibrary("Prompt");
              }
              
              // native method that prints a prompt and reads a line
              private native String getLine(String prompt);
              
              public static void main(String args[]) {
                  Prompt p = new Prompt();
                  String input = p.getLine("Type a line: ");
                  System.out.println("User typed: " + input);
              }
          }
    

在这个例子中,我们要实现这个native方法:
private native String getLine(String prompt);  
getLine()方法读入一个String参数,返回一个String值。
通过执行javah -jni 得到的com_hello_jnitest_Nadd.h头文件的内容是这样的:
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated /
#include <jni.h>
/
Header for class com_hello_jnitest_Nadd */

        #ifndef _Included_com_hello_jnitest_Nadd
        #define _Included_com_hello_jnitest_Nadd
        #ifdef __cplusplus
        extern "C" {
        #endif
        /*
         * Class:     com_hello_jnitest_Nadd
         * Method:    nadd
         * Signature: (II)I
         */
        JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_jnitest_Nadd_nadd
          (JNIEnv *, jobject, jint, jint);

        #ifdef __cplusplus
        }
        #endif
        #endif 

jstring是JNI中对应于String的类型,但是和基本类型不同的是,jstring不能直接当作C++的string用。如果你用编写这样的代码cout << prompt << endl; 编译器肯定会扔给你一个错误信息的。  
其实要处理jstring有很多种方式,这里只讲一种我认为最简单的方式,看下面这个例子:
#include "jni.h"
#include "Prompt.h"

        JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject obj, jstring prompt) {
            const char* str;
            str = env->GetStringUTFChars(prompt, false);
            if(str == NULL) { 
                return NULL;
            }
            std::cout << str << std::endl; 
            env->ReleaseStringUTFChars(prompt, str);
            char* tmpstr = "return string succeeded";
            jstring rtstr = env->NewStringUTF(tmpstr);
            return rtstr; 
        }

在上面的例子中,作为参数prompt不能直接被C++程序使用,先做了如下转换
str = env->GetStringUTFChars(prompt, false);
jstring类型变成一个char *类型。
返回的时候,要生成一个jstring类型的对象,也必须通过如下代码,
jstring rtstr = env->NewStringUTF(tmpstr);
这里用到的GetStringUTFChars()NewStringUTF()函数都是JNI提供的处理String类型的函数,还有其他的函数这里就不一一列举了.

  • (3) 数组类型的传递
    和String一样,JNI为Java基本类型的数组提供了j*Array类型,比如int[]对应的就是jintArray。来看一个传递int数组的例子,Java程序就不写了,
    JNIEXPORT jint JNICALL Java_IntArray_sumArray(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr) {
    jint *carr;
    carr = env->GetIntArrayElements(arr, false);
    if(carr == NULL) {
    return 0;
    }
    jint sum = 0;
    for(int i=0; i<10; i++) {
    sum += carr[i];
    }
    env->ReleaseIntArrayElements(arr, carr, 0);
    return sum;
    }
    这个例子中的GetIntArrayElements()ReleaseIntArrayElements()函数就是JNI提供用于处理int数组的函数。如果试图用arr[i]的方式去访问jintArray类型,毫无疑问会出错。JNI还提供了另一对函数GetIntArrayRegion()ReleaseIntArrayRegion()访问int数组,就不介绍了,对于其他基本类型的数组,方法类似。

  • (4) 二维数组和String数组  
    在JNI中,二维数组和String数组都被视为object数组,因为数组String被视为object。仍然用一个例子来说明,这次是一个二维int数组,作为返回值。  
    JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_ObjectArrayTest_initInt2DArray(JNIEnv *env, jclass cls, int size) {
    jobjectArray result;
    jclass intArrCls = env->FindClass("[I");
    result = env->NewObjectArray(size, intArrCls, NULL);

              for (int i = 0; i < size; i++) {
                  jint tmp[256];
                  jintArray iarr = env->NewIntArray(size);
                  
                  for(int j = 0; j < size; j++) {
                      tmp[j] = i + j;
                  }
                  
                  env->SetIntArrayRegion(iarr, 0, size, tmp);
                  env->SetObjectArrayElement(result, i, iarr);
                  env->DeleteLocalRef(iarr);
              }
              
              return result;
          }
    

上面代码中的第二行 (jobjectArray result; ) 声明了一个对象数组, 因为我们要返回的是一个int[][]类型 (int类型的二维数组) 的值,所以需要新建一个jobjectArray对象。
jclass intArrCls = env->FindClass("[I"); 是创建一个jclass的引用,因为result的元素是一维int数组的引用,所以intArrCls必须是一维int数组的引用,这一点是如何保证的呢? 注意FindClass()的参数"[I",JNI就是通过它来确定引用的类型的,I表示是int类型,[标识是数组。对于其他的类型,都有相应的表示方法,

标识符 类型
Z boolean
B byte
C char
S short
I int
J long
F float
D double

String是通过“Ljava/lang/String;”表示的,那相应的,String数组就应该是“[Ljava/lang/String;”
还是回到代码,
result = env->NewObjectArray(size, intArrCls, NULL); 的作用是为result分配空间。  
jintArray iarr = env->NewIntArray(size); 是为一维int数组iarr分配空间。
env->SetIntArrayRegion(iarr, 0, size, tmp); 是为iarr赋值。
env->SetObjectArrayElement(result, i, iarr);是为result的第i个元素赋值。

通过上面这些步骤,我们就创建了一个二维int数组,并赋值完毕,这样就可以做为参数返回了。
如果了解了上面介绍的这些内容,基本上大部分的任务都可以对付了。虽然在操作数组类型,尤其是二维数组和String数组的时候,比起在单独的语言中编程要麻烦,但既然我们享受了跨语言编程的好处,必然要付出一定的代价。  
有一点要补充的是,本文所用到的函数调用方式都是针对C++的,如果要在C中使用,所有的env->都要被替换成(env)->,而且后面的函数中需要增加一个参数env,具体请看一下jni.h的代码。*另外还有些省略的内容,可以参考JNI的文档:Java Native Interface 6.0 SpecificationInterface 6.0 Specification 翻译文档
在JDK的文档里也可以找到。如果要进行更深入的JNI编程,需要仔细阅读这个文档。接下来的高级篇,也会讨论更深入的话题

4.在本篇中,将会涉及关于JNI编程更深入的话题,
包括:在native方法中访问Java类的域和方法将Java中自定义的类作为参数和返回值传递等等。了解这些内容,将会对JNI编程有更深入的理解,写出的程序也更清晰,易用性更好。

  • (1). 在一般的Java类中定义native方法 
    在前两篇的例子中,都是将native方法放在main方法的Java类中,实际上,完全可以在任何类中定义native方法。这样,对于外部来说,这个类和其他的Java类没有任何区别。

  • (2) 访问Java类的域和方法  
    native方法虽然是native的,但毕竟是方法,那么就应该同其他方法一样,能够访问类的私有域和方法。实际上,JNI的确可以做到这一点,我们通过几个例子来说明,   
    public class ClassA {
    String str_ = "abcde";
    int number_;

            public native void nativeMethod();
            
            private void javaMethod() {
                System.out.println("call java method succeeded");
            }
            
            static {
                System.loadLibrary("ClassA");
            } 
        }
    

在这个例子中,我们在一个没有main()方法的Java类中定义了native方法。我们将演示如何在nativeMethod()中访问域str_number_和方法javaMethod()nativeMethod()的C++实现如下,
JNIEXPORT void JNICALL Java_testclass_ClassCallDLL_nativeMethod(JNIEnv *env, jobject obj) {
// access field str_
jclass cls = env->GetObjectClass(obj);
jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "str_", "Ljava/lang/String;");
jstring jstr = (jstring)env->GetObjectField(obj, fid);
const char *str = env->GetStringUTFChars(jstr, false);
if(std::string(str) == "abcde") {
std::cout << "access field succeeded" << std::endl;
}
// access field number_
jint i = 2468;
fid = env->GetFieldID(cls, "number_", "I");
env->SetIntField(obj, fid, i);

            // access method javaMethod()
            jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "javaMethod", "()V");
            env->CallVoidMethod(obj, mid);
        }

上面的代码中,通过如下两行代码获得 str_的值,

jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "str_", "Ljava/lang/String;");
jstring jstr = (jstring)env->GetObjectField(obj, fid);  

第一行代码获得str_id,在GetFieldID()函数的调用中需要指定str_的类型,第二行代码通过str_id获得它的值,当然我们读到的是一个jstring类型,不能直接显示,需要转化为char *类型。  
接下来我们看如何给Java类的域赋值,看下面两行代码,

fid = env->GetFieldID(cls, "number_", "I");  
env->SetIntField(obj, fid, i);

第一行代码同前面一样,获得number_id,第二行我们通过SetIntField()函数将i的值赋给number_,其他类似的函数可以参考JDK的文档。 
访问javaMethod()的过程同访问域类似,

jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "javaMethod", "()V");
env->CallVoidMethod(obj, mid);```
需要强调的是,在`GetMethodID()`中,我们需要指定`javaMethod()`方法的类型,域的类型很容易理解,方法的类型如何定义呢,在上面的例子中,我们用的是`()V`,`V`表示返回值为空,`()`表示参数为空。如果是更复杂的函数类型如何表示? 
看一个例子,`long f (int n, String s, int[] arr);` 这个函数的类型符号是`(ILjava/lang/String;[I)J`,`I`表示`int`类型,`Ljava/lang/String;`表示`String`类型,`[I`表示`in`t数组,`J`表示`long`。这些都可以在文档中查到。  
  * (3) 在native方法中使用用户定义的类  
JNI不仅能使用Java的基础类型,还能使用用户定义的类,这样灵活性就大多了。大体上使用自定义的类和使用Java的基础类(比如 String)没有太大的区别,关键的一点是,如果要使用自定义类,首先要能访问类的构造函数,看下面这一段代码,我们在native方法中使用了自定义的`Java`类`ClassB`,
            jclass cls = env->FindClass("Ltestclass/ClassB;");
            jmethodID id = env->GetMethodID(cls, "", "(D)V");
            jdouble dd = 0.033;
            jvalue args[1];
            args[0].d = dd;
            jobject obj = env->NewObjectA(cls, id, args);
首先要创建一个自定义类的引用,通过`FindClass()`函数来完成,参数同前面介绍的创建 `String`对象的引用类似,只不过类名称变成自定义类的名称。然后通过`GetMethodID()`函数获得这个类的构造函数,**注意这里方法的名称是`""`,它表示这是一个构造函数。**
`jobject obj = env->NewObjectA(cls, id, args);` 生成了一个`ClassB`的对象,`args`是`ClassB`的构造函数的参数,它是一个`jvalue *`类型。  
通过以上介绍的三部分内容,`native`方法已经看起来完全像Java自己的方法了,至少主要功能上齐备了,只是实现上稍麻烦。而了解了这些,JNI编程的水平也更上一层楼。下面要讨论的话题也是一个重要内容,至少如果没有它,我们的程序只能停留在演示阶段,不具有实用价值。  
  * (4) 异常处理  
在C++和Java的编程中,异常处理都是一个重要的内容。但是在JNI中,麻烦就来了,  `native`方法是通过`C++`实现的,如果在`native`方法中发生了异常,如何传导到Java呢? JNI提供了实现这种功能的机制。我们可以通过下面这段代码抛出一个Java可以接收的异常,  
            jclass errCls;
            env->ExceptionDescribe();
            env->ExceptionClear();
            errCls = env->FindClass("java/lang/IllegalArgumentException");
            env->ThrowNew(errCls, "thrown from C++ code");  
如果要抛出其他类型的异常,替换掉`FindClass()`函数的参数即可。这样,在Java中就可以接收到`native`方法中抛出的异常。  

References: 
在Android Studio中进行NDK开发: 
https://developer.android.google.cn/studio/projects/add-native-code.html
https://developer.android.google.cn/ndk/guides/build.html
http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jni/spec/jniTOC.html
http://www.tuicool.com/articles/NfAfuum
http://blog.csdn.net/xiaoyu_93/article/details/53082088
http://www.jianshu.com/p/0261e6cceb3e
NDK
Web note ad 1