Java Native Interface

JNI usage

介绍和作用

JNI 是 Java Native Interface，作用是让 Java 和 C/C++ 之间可以互相调用对方的函数，因为Java是运行在 JVM 上的，而 C/C++ 是本地语言（Native），它们本身不能直接通信，所以需要 JNI 这个中介

为什么Java需要调用C++函数

复用已有的 C/C++ 库

比如你已经有个很牛的图像处理库是用 C++ 写的，现在想在 Android App（Java/Kotlin 写的）里用它，就得用 JNI
性能要求高的部分用 C/C++ 实现

比如视频编解码、图像滤镜这种对速度要求特别高的模块，Java 跑得慢，所以用 C++
调用系统底层接口

比如 Android 上一些底层系统功能只能用 Native 层的 API，Java 访问不到，只能通过 JNI 间接访问

为什么C++需要回调Java函数

当 Java 需要执行一个 C++ 函数时，Java 会调用一个 native 方法
而当过程中 C++ 执行一些任务时，它需要访问 Java 的功能（比如 log 方法），这就必须通过 JNI 来实现。因此，C++ 通过 JNI 来间接调用 Java 方法

从Java调用C++函数的流程

首先在 java 端定义 native 函数

// MyClass.java
public class MyClass {
    static {
        System.loadLibrary("native-lib"); // 加载 native 库
    }

    public native int add(int a, int b); // 声明 native 方法

    public static void main(String[] args) {
        MyClass obj = new MyClass();
        int result = obj.add(3, 4);
        System.out.println("Result from C++: " + result);
    }
}

实现这个 add 函数的 C++ 版本

// C++ 代码（native-lib.cpp）
#include <jni.h>

extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_MyClass_add(JNIEnv *env, jobject obj, jint a, jint b) {
    return a + b;
}

从C++调用Java函数的流程

现在我们让 C++ 反过来调用 Java 中的 printLog(String) 方法

比如你有一个 Java 类，里面有个方法是打印日志的

// Logger.java
public class Logger {
    public void printLog(String msg) {
        System.out.println("Java log: " + msg);
    }
}

你在 C++ 中想调用这个 Java 方法，就要用到 GetObjectClass() 和 GetMethodID()

#include <jni.h>

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_MyClass_callLogger(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject loggerObj) {
    // 获取 loggerObj 的类，创建了 local reference（1）
    jclass loggerClass = env->GetObjectClass(loggerObj);

    // 获取 printLog(String) 方法 ID
    jmethodID logMethod = env->GetMethodID(loggerClass, "printLog", "(Ljava/lang/String;)V");

    // 创建 Java 字符串作为参数，创建了 local reference（2）
    jstring msg = env->NewStringUTF("Hello from C++");

    // 调用 Java 方法：logger.printLog("Hello from C++")
    env->CallVoidMethod(loggerObj, logMethod, msg);

    // 清理局部引用（好习惯）
    env->DeleteLocalRef(loggerClass);
    env->DeleteLocalRef(msg);
}

最后，使用java来调用这个 JNI 函数，注意 JNI 的工作方式是 C++ 通过 Java 提供的接口调用 Java 方法，但是 C++ 不能直接运行 Java 方法，所以还需要写一个类来调用这个 native 函数作为入口

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

    public native void callLogger(Logger logger);  // 声明 native 方法

    public static void main(String[] args) {
        Logger logger = new Logger();
        MyClass obj = new MyClass();
        obj.callLogger(logger);  // 这里调用了 native 方法
    }
}

JNIEnv* env 和 jobject

JNIEnv* env 是 JNI 的“上下文”，你用它来访问 Java 世界，比如调用 Java 方法、创建对象等等。jobject obj 是 MyClass 的实例，相当于 Java 中的 this，你可以通过它访问成员变量、方法

JNI Local Reference

每次你在 C++ 里通过 env->NewObject()、env->GetObjectClass() 创建了一个 Java 对象或类引用，它就是一个 local reference

哪些 JNI 方法会创建 local reference

类别	方法	创建 LocalRef 吗？	说明
类/方法查找	FindClass	✅ 是	返回 jclass，是 local ref
	GetMethodID / GetStaticMethodID	❌ 否	返回 ID，不是引用
	GetFieldID / GetStaticFieldID	❌ 否	返回 ID，不是引用
数组操作	NewObjectArray / NewBooleanArray
NewByteArray / NewCharArray	✅ 是	创建数组对象，是 local ref
	GetObjectArrayElement	✅ 是	每次返回数组里的元素
	SetObjectArrayElement	❌ 否	只赋值，不返回引用
	GetArrayLength	❌ 否	只返回长度，不产生引用
对象操作	NewObject	✅ 是	返回实例，是 local ref
	GetObjectClass	✅ 是	返回 jclass，是 local ref
	GetSuperclass	✅ 是	返回 jclass，是 local ref
	IsInstanceOf	❌ 否	返回 jboolean，不是引用
调用方法	CallObjectMethod	✅ 是	返回对象，是 local ref
	CallStaticObjectMethod	✅ 是	返回对象，是 local ref
	CallMethod
(Type是Int/Float等基本类型)	❌ 否	基本类型不产生引用
	CallStaticMethod(Type是Int/Float等基本类型)	❌ 否	基本类型不产生引用
异常处理	ExceptionOccurred	✅ 是	返回异常对象，是 local ref
	ExceptionClear / ExceptionDescribe	❌ 否	只操作，不返回对象
字符串操作	NewString / NewStringUTF	✅ 是	返回字符串对象，是 local ref
	GetStringChars / GetStringUTFChars	❌ 否	返回原始指针，不是引用
	ReleaseStringChars / ReleaseStringUTFChars	❌ 否	释放原始指针
	GetStringLength / GetStringUTFLength	❌ 否	返回长度，不产生引用
引用管理	NewLocalRef	✅ 是	明确创建一个新的 local ref
	DeleteLocalRef	❌ 否	删除引用，不产生引用
	NewGlobalRef	✅ 是	不是 LocalRef，但要注意内存
	DeleteGlobalRef	❌ 否	删除 GlobalRef
	NewWeakGlobalRef	✅ 是	不是 LocalRef，但需要管理
	DeleteWeakGlobalRef	❌ 否	删除 WeakGlobalRef
线程管理	AttachCurrentThread / DetachCurrentThread	❌ 否	和 local ref 无关
	GetEnv	❌ 否	获取 JNIEnv 指针，不涉及引用
其他	MonitorEnter / MonitorExit	❌ 否	线程同步，不产生引用
	PushLocalFrame / PopLocalFrame	❌ 否	手动管理 local ref 容量，自己不产生引用