Android JNI SO加载原理与C++/Java方法链接剖析

Android JNI：揭秘跨语言调用的秘密

SO 加载原理

在 Android 应用程序中，为了充分发挥 C++ 的高性能优势，JNI（Java Native Interface）应运而生。JNI 允许 Java 代码无缝调用 C++ 代码，而关键就在于 SO（动态链接库）的加载。

当 Android 系统启动 Java 虚拟机（JVM）时，它会加载一个名为 libart.so 的 SO，负责 JVM 的运行。对于包含 JNI 代码的应用程序，系统还会加载所需的 JNI SO 文件。

JNI SO 文件通常命名为 lib<库名>.so，例如 libnative-lib.so。系统使用 dlopen() 函数加载这些 SO 文件，并将它们的符号（包括 JNI 函数和全局变量）导出到内存中。

C++/Java 方法链接

JVM 加载 JNI SO 文件后，会执行以下步骤来链接 C++/Java 方法：

• Native 方法查找： 当 Java 代码调用一个带有 native 的 native 方法时，JVM 会在已加载的 JNI SO 文件中查找该方法。
• 查找对应 JNI 函数： 找到 native 方法后，JVM 查找与该方法对应的 JNI 函数。JNI 函数的名称通常遵循 Java_类名_方法名 的格式。
• 建立 Java/C++ 方法映射： JVM 将 native 方法与对应的 JNI 函数建立映射关系。这样，当 Java 代码调用 native 方法时，JVM 就可以调用相应的 JNI 函数。
• JNI 函数调用： JNI 函数调用 C++ 代码。C++ 代码负责执行实际的操作，然后将结果返回给 JNI 函数。
• 返回 Java： JNI 函数将结果返回给 JVM，JVM 再将结果返回给调用方 Java 代码。

Java 方法注册到 JNI

除了 native 方法之外，Java 代码还可以通过 JNI 注册方法到 JNI。这允许 C++ 代码调用 Java 方法。方法注册的过程如下：

• 获取 Java 方法 ID： C++ 代码使用 GetMethodID() 函数获取 Java 方法的 ID。
• 调用 Java 方法： C++ 代码使用 CallStaticVoidMethod() 等函数调用 Java 方法。

示例代码

以下是一个示例代码，展示了 Java 代码如何调用 C++ 代码：

public class NativeLib {

    static {
        System.loadLibrary("native-lib");
    }

    public static native String getStringFromJNI();
}

在该代码中，System.loadLibrary() 函数加载 JNI SO 文件，getStringFromJNI() 方法是一个 native 方法，它将调用 C++ 代码中的相应 JNI 函数。

结论

JNI 在 Android 应用开发中扮演着至关重要的角色，它允许 Java 代码无缝调用 C++ 代码，从而发挥 C++ 的高性能优势。理解 SO 加载原理和 C++/Java 方法链接机制对于掌握 JNI 编程至关重要。

常见问题解答

1. JNI 的优势是什么？
JNI 允许 Java 代码调用 C++ 代码，从而发挥 C++ 的高性能优势。

2. 如何加载 JNI SO 文件？
使用 System.loadLibrary() 函数加载 JNI SO 文件。

3. 如何从 Java 调用 C++ 方法？
通过 native 方法从 Java 调用 C++ 方法。

4. 如何从 C++ 调用 Java 方法？
通过 JNI 方法注册从 C++ 调用 Java 方法。

5. 如何调试 JNI 代码？
可以使用日志记录和调试器来调试 JNI 代码。