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• 本人是2020年毕业于广东工业大学研究生：许乔丹，有国内大厂CVTE和世界500强企业安卓开发经验，该专栏整理本人从嵌入式Linux转Android系统开发过程中对常见安卓系统开发面试题的理解;
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正文开始⬇

JNI开发是安卓开发必备技能，实用性100分，不过校招或者基础的社招面试时，面试官一般会问有没有用过JNI，用过就加分，讲述一下曾经使用的场景，没用过就下一个问题。所以对于基础面试级别的同学，知道简单的概念和使用方法就行了。本文只分析JNI的基础知识点，更多的语法细节的介绍不属于本文范围。面试官可能会问：

1. 阐述你对JNI的理解⭐⭐⭐⭐⭐
2. 使用JNI有什么优缺点⭐⭐⭐⭐⭐
3. 什么是JNI？具体说说如何实现Java与C++的互调⭐⭐⭐⭐⭐
4. 什么是NDK？为什么要使用NDK？⭐⭐
5. JNI开发的一般步骤是？⭐⭐⭐⭐
6. NI函数的注册方法都有什么？⭐⭐⭐⭐
7. 谈谈你对JNI静态注册和动态注册的区别。⭐⭐

目录

• 1 概述
  • 1.1 JNI的优缺点
    • 1.1.1 JNI的优点
    • 1.1.2 JNI缺点
  • 1.2 Java调用C/C++的步骤：
  • 1.3 C/C++调用Java的步骤：
• 2 JNI开发
  • 2.1 JNI开发的一般步骤
  • 2.2 JNI与NDK
  • 2.3 JNI的注册方法
    • 2.3.1 静态方法
    • 2.3.2 动态方法
• 3 JNI 基础
  • 3.1 Java 基础数据类型：
  • 3.2 java 引用数据类型：
  • 3.3 在java中，数组中的数据类型和JNI的数组类型对应定义：
  • 3.4 本地程序调用基本顺序
• 4 Java & Native 程序之间参数传递
  • 4.1 基本数据类型传递
  • 4.2 字符串传递
    • 4.2.1 JNI本地String函数
    • 4.2.2 UTF-8 strißngs & C-strings
  • 4.3 基本数据类型数组传递
  • 4.4 访问对象的变量和函数回调
  • 4.5 创建对象和对象数组
  • 4.6 本地和全局引用
• 参考

1 概述

面试题：阐述你对JNI的理解⭐⭐⭐⭐⭐ JNI 是Java Native Interface的缩写，表示"Java本地调用"。通过JNI技术可以实现： ●Java调用C程序 ●C程序调用Java代码 我们的android源码中有很多代码都是Jni的实现的。例如MediaScanner的实现。就是通过jni的技术让我们在java层扫描到媒体相关的资源的

面试题：使用JNI有什么优缺点？⭐⭐⭐⭐⭐

1.1 JNI的优缺点

1.1.1 JNI的优点

• 首先，Java语言提供的类库无法满足要求,且在数学运算,实时渲染的游戏上,音视频处理等方面上与C/C++相比效率稍低。
• 然后，Java语言无法直接操作硬件，C/C++代码不仅能操作硬件而且还能发挥硬件最佳性能。
• 接着，使用Java调用本地的C/C++代码所写的库，省去了重复开发的麻烦，并且可以利用很多开源的库提高程序效率。

通过对上面的几点的总结，可以归纳出一句话就是规避Java语言的弱点，然后利用C/C++的优点。 实际Android中的驱动都是C/C++开发的，通过JNI，Java可以调用C/C++实现的驱动，从而拓展Java虚拟机的能力。另外，在高效率的数学运算、游戏的实时渲染、音视频的编解码等方面，一般都是用C/C++开发的。

1.1.2 JNI缺点

任何事情都是由两面性的，所以JNI也不例外，所以在决定使用 JNI之前，我想各位一定要了解JNI那些缺点，如果能接受和容纳那就可以放心大胆的使用了。

• 使用JNI细小的错误都能让这个JVM不稳定，并且这些错误很难再现和调试
• 使用JNI的应用失去了JAVA本身提供的不同平台的可移植性。
• JNI 框架不提供自动的垃圾回收机制，所以这部分代码要考虑内存的释放

面试题：具体说说如何实现Java与C++的互调⭐⭐⭐⭐⭐

1.2 Java调用C/C++的步骤：

1. java声明native函数
2. jni实现对应的c函数
3. 编译生成so库
4. java 加载so库，并调用native函数

1.3 C/C++调用Java的步骤：

a)从classpath路径下搜索ClassMethod这个类，并返回该类的Class对象。 b)获取类的默认构造方法ID。 c)查找实例方法的ID。 d)创建该类的实例。 e)调用对象的实例方法。 示例：

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_study_jnilearn_AccessMethod_callJavaInstaceMethod  
(JNIEnv *env, jclass cls)  
{  
    jclass clazz = NULL;  
    jobject jobj = NULL;  
    jmethodID mid_construct = NULL;  
    jmethodID mid_instance = NULL;  
    jstring str_arg = NULL;  
    // 1、从classpath路径下搜索ClassMethod这个类，并返回该类的Class对象  
    clazz = (*env)->FindClass(env, "com/study/jnilearn/ClassMethod");  
    if (clazz == NULL) {  
        printf("找不到'com.study.jnilearn.ClassMethod'这个类");  
        return;  
    }  

    // 2、获取类的默认构造方法ID  
    mid_construct = (*env)->GetMethodID(env,clazz, "<init>","()V");  
    if (mid_construct == NULL) {  
        printf("找不到默认的构造方法");  
        return;  
    }  

    // 3、查找实例方法的ID  
    mid_instance = (*env)->GetMethodID(env, clazz, "callInstanceMethod", "(Ljava/lang/String;I)V");  
    if (mid_instance == NULL) {  

        return;  
    }  

    // 4、创建该类的实例  
    jobj = (*env)->NewObject(env,clazz,mid_construct);  
    if (jobj == NULL) {  
        printf("在com.study.jnilearn.ClassMethod类中找不到callInstanceMethod方法");  
        return;  
    }  

    // 5、调用对象的实例方法  
    str_arg = (*env)->NewStringUTF(env,"我是实例方法");  
    (*env)->CallVoidMethod(env,jobj,mid_instance,str_arg,200);  

    // 删除局部引用  
    (*env)->DeleteLocalRef(env,clazz);  
    (*env)->DeleteLocalRef(env,jobj);  
    (*env)->DeleteLocalRef(env,str_arg);  
}  

2 JNI开发

2.1 JNI开发的一般步骤

面试题：JNI开发的一般步骤是？⭐⭐⭐⭐

1. 编写声明了native方法的Java类
2. 将Java源代码编译成class字节码文件
3. 用javah -jni命令生成.h头文件（javah是jdk自带的一个命令，-jni参数表示将class中用native声明的函数生成jni规则的函数）
4. 用本地代码实现.h头文件中的函数
5. 将本地代码编译成动态库（windows：.dll，linux/unix：.so，mac os x：*.jnilib）
6. 拷贝动态库至 java.library.path 本地库搜索目录下，并运行Java程序使用AndroidStudio创建JNI工程

上面的步骤是不是看起来有点复杂，但是在实际开发过程中不用担心。在Android Studio里集成了NDK工具集，能够快速的帮你完成上述步骤。

2.2 JNI与NDK

面试题：什么是NDK？⭐⭐

NDK全称是Native Development Kit，NDK提供了一系列的工具，帮助开发者快速开发C（或C++）的动态库，并能自动将so和java应用一起打包成apk。NDK集成了交叉编译器（交叉编译器需要UNIX或LINUX系统环境），并提供了相应的mk文件隔离CPU、平台、ABI等差异，开发人员只需要简单修改mk文件（指出“哪些文件需要编译”、“编译特性要求”等），就可以创建出so。

面试题：为什么使用NDK？⭐⭐

1. 代码的保护。由于apk的java层代码很容易被反编译，而C/C++库反汇难度较大。
2. 可以方便地使用现存的开源库。大部分现存的开源库都是用C/C++代码编写的。
3. 提高程序的执行效率。将要求高性能的应用逻辑使用C开发，从而提高应用程序的执行效率。
4. 便于移植。用C/C++写得库可以方便在其他的嵌入式平台上再次使用。

2.3 JNI的注册方法

2.3.1 静态方法

• 创建Java类，声明 native 方法
• javah 生成头文件 .h文件的作用
• 创建 C/C++ 文件，实现对应的native方法

如何连接 Java 层方法和 native 层方法的：

Java方法被调用时，JVM会生成对应的 native 方法名，例如 com.example.StrHelper.getStr() ，JVM会在JNI库中查找 Java_com_example_StrHelper_getStr 函数，如果找到了，就会保存一个该 JNI 函数的指针，直接调用该指针。如果没找到就会报错。

上代码： 以下源码可以通过gitlab获取：JniTest

1. 准备工作，Android Studio 中安装好NDK、 CMAK、 LLDB 工具
2. 使用Android Studio创建一个工程，在Java代码中声明一个native方法

3. 在java中声明native方法

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    /**
     *使用静态代码块加载'native-lib'库,该库即为C/C++代码编译后的共享库，
     * 加载后才能让java层调用C/C++的代码。
     * 库名称由CMakeLists.txt文件中的add_library指定。通常此处名称是native-lib的话，
     * 那么编译成功的共享库名称为libnative-lib.so。
     */
    static {
        System.loadLibrary("native-lib");
    }


    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        // Example of a call to a native method
        TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.sample_text);
        tv.setText(sayHello());//本地方法调用和java函数调用毫无二致

    }

    /**
     * 本地'native-lib'库中实现了的本地方法，共享库会打包到本应用中
     * 区别于普通java函数，在函数申明中多了个native字段，以及没有函数体
     */
    public native String sayHello();
}

4. javac xxx.java 或者 build 生成class文件

5. 将 .class 生成 .h文件，javah -cp <class文件所在包的绝对路径> -d <生成路径>-jni com.hanson.jnitest.MainActivity

1）点击"View->Tool Windows->Terminal"，即在Studio中进行终端命令行工具.执行如下命令生成c语言头文件。

2）这里需要注意的是要进入 \app\src\main的目录下执行javah命令，为的是生成的 .h 文件同样是在\app\src\main路径下，可以在Studio的工程结构中直接看到。

操作命令：

  javah -encoding UTF-8 -classpath 
  D:\WorkSpace\AndroidStudio\JniTest2\app\src\main\java -d 
  D:\WorkSpace\AndroidStudio\JniTest2\app\src\main\jni -jni 
  com.hanson.jnitest.MainActivity

然后就可以看到在-d指定的目录下生成了jni的头文件 具体操作图如下： 最后的生成结果：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_hanson_jnitest_MainActivity */

#ifndef _Included_com_hanson_jnitest_MainActivity
#define _Included_com_hanson_jnitest_MainActivity
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_hanson_jnitest_MainActivity
 * Method:    sayHello
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_hanson_jnitest_MainActivity_sayHello
  (JNIEnv *env, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

6. 最后就是实现native方法了,创建一个C++文件，最好保持名字和.h文件一致

#include <jni.h>
#include "com_hanson_jnitest_MainActivity.h"
#include <string>
#include <android/log.h>
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "In C/C++:", __VA_ARGS__);
using name