第1章 JNI基础：Java与C/C++的桥梁

各位同学，欢迎来到这门课的第一章。

做Android底层开发，JNI是绕不开的一道坎。说白了，JNI就是Java和C/C++之间的翻译官。Java那边说「我要调一个本地方法」，C/C++这边就得听懂并执行。我刚开始接触JNI时，觉得这东西不就是个接口嘛，后来踩了不少坑才明白——细节决定成败。

1.1 为什么需要JNI？

Android应用层用Java/Kotlin写，但底层库、驱动、算法优化，很多都是C/C++的天下。比如音视频编解码、OpenGL渲染、加密算法，这些场景用Java写性能跟不上，或者根本没法直接操作硬件。

JNI就是用来打通这个壁垒的。它让Java代码能调用C/C++函数，反过来C/C++也能回调Java方法。嗯，这里要注意——JNI不是Android独有的，它是Java标准的一部分。Android只是把它用到了极致。

1.2 JNI函数命名规则

这个规则，我当年第一次看时觉得挺繁琐，但用久了发现——它其实很机械，完全可预测。

JNI函数的命名格式如下：

Java_包名_类名_方法名

举个例子。假设你在Java中有一个类：

package com.example.ndk;
public class NativeLib {
    public static native String stringFromJNI();
}

那么对应的C/C++函数名就是：

Java_com_example_ndk_NativeLib_stringFromJNI

规则很简单：

• 以 Java_ 开头
• 包名中的点 . 替换为下划线 _
• 类名和方法名直接拼接
• 如果方法名中有特殊字符（比如Unicode），需要用编码转义——不过这种情况很少见

1.3 JNI数据类型映射

Java和C/C++的数据类型不一样，JNI定义了一套映射规则。我习惯把它分成两类：基本类型和引用类型。

基本类型映射

你看，基本类型的映射很直接。但引用类型就复杂一些了。

引用类型映射

引用类型在C/C++中都是不透明指针。你不能直接操作它们的内容，必须通过JNI提供的函数来读写。比如 jstring 要用 GetStringUTFChars 才能拿到C字符串。

1.4 javah工具的使用

javah是JDK自带的一个工具，用来从Java类生成JNI头文件。有了它，你就不用自己手写函数声明了——省心又防错。

用法很简单。假设你的Java文件是 NativeLib.java：

// 先编译Java文件
javac com/example/ndk/NativeLib.java

// 然后运行javah
javah -jni com.example.ndk.NativeLib

执行后，会生成一个 com_example_ndk_NativeLib.h 文件。内容大概是这样：

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

#ifndef _Included_com_example_ndk_NativeLib
#define _Included_com_example_ndk_NativeLib
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_example_ndk_NativeLib
 * Method:    stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_ndk_NativeLib_stringFromJNI
  (JNIEnv *, jclass);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

注意看，函数签名里多了两个参数：JNIEnv* 和 jclass（静态方法）或 jobject（实例方法）。这两个参数是JNI框架自动传入的，你不用自己传。

javac -h . com/example/ndk/NativeLib.java

1.5 简单JNI示例

光说不练假把式。我们来写一个完整的JNI示例，从Java到C再到编译运行。

第一步：写Java类

// NativeLib.java
package com.example.ndk;

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

    public static native String stringFromJNI();
    public static native int add(int a, int b);
}

第二步：生成头文件

javac -h . com/example/ndk/NativeLib.java

第三步：实现C/C++代码

// native-lib.cpp
#include <jni.h>
#include <string>

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_example_ndk_NativeLib_stringFromJNI(
    JNIEnv* env,
    jclass /* clazz */) {
    std::string hello = "Hello from C++!";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_example_ndk_NativeLib_add(
    JNIEnv* env,
    jclass /* clazz */,
    jint a,
    jint b) {
    return a + b;
}

第四步：编写CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project("native-lib")

add_library(
    native-lib
    SHARED
    native-lib.cpp
)

find_library(log-lib log)
target_link_libraries(native-lib ${log-lib})

第五步：在Android中调用

// MainActivity.java
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        String msg = NativeLib.stringFromJNI();
        int sum = NativeLib.add(3, 5);

        Log.d("JNI", "msg: " + msg + ", sum: " + sum);
    }
}

运行后，你会看到日志输出：msg: Hello from C++!, sum: 8。嗯，就是这么简单。

1.6 知识体系总览

为了让你对本章内容有个整体印象，我画了一张图。它展示了JNI在Java和C/C++之间的位置，以及本章涉及的核心知识点。

这张图把本章的知识点串起来了。Java层声明native方法，通过JNI桥梁找到C/C++层的实现。函数命名规则和数据类型映射，就是这座桥的「交通规则」。javah工具帮你自动生成路标，而示例代码则是一次完整的通车演练。

好了，第一章就到这里。JNI的基础概念、命名规则、数据类型、javah用法，以及一个完整的示例，你都过了一遍。这些东西看着简单，但后面每一章都会用到它们。尤其是数据类型映射和函数命名，记牢了，后面写代码会顺手很多。