Android中Java调用C++的两种方法—静态注册和动态注册

1.静态注册

通过将 Java 方法和对应的 C++ 函数的名称严格按照 JNI 的命名规则进行匹配来实现的。这种方法比较简单直观，但函数名称必须按照特定的规则命名。

• 在Activity中声明JNI函数接口
• 在cpp 文件中生成对应的c++的函数实现

示例：

在MainActivity中声明 public native String stringFromJNI();

在native-lib.cpp中声明具体的实现，名字有严格的要求，格式为Java+包名+函数名

实现如下：

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_marxist_firstjni_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv* env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Java 调用 C++ 静态注册方法";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

2.动态注册

动态注册方法允许在运行时注册 C++ 函数到 Java 方法。这种方法灵活性更高，不需要严格遵循命名规则。

主要步骤：

• 在Activity中声明JNI函数接口
• 在cpp 文件中生成对应的c++的函数实现（名字随意）
• 生成对应的动态注册表
• 提供运行时注册函数

示例如下：

声明接口

在MainActivity中声明 getStringFromNative

在native-lib.cpp中声明具体的实现，函数名字不做具体的严格要求

jstring getStringFromNative(JNIEnv* env, jobject /* this */) {
    std::string hello = "Java 调用 C++ 动态注册方法";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

生成对应动态的注册表

static JNINativeMethod methods[] = {
        {"getStringFromNative", "()Ljava/lang/String;", (void *)getStringFromNative}
};

JNINativeMethod 是一个结构体，用于表示 Java 本地方法和其对应的 C/C++ 实现。它的定义如下：

typedef struct {
    const char* name;     //Java 方法的名称。
    const char* signature; //Java 方法的签名，用于描述方法的参数和返回类型。
    void* fnPtr; //指向实现该方法的本地函数的指针。
} JNINativeMethod;

methods[] 为数组，这个数组用于动态注册 JNI 方法。对应的元素为

{"getStringFromNative", "()Ljava/lang/String;", (void *)getStringFromNative}

这个元素具体表示一个 Java 方法与其对应的本地实现的关系：

• name："getStringFromNative"
  这是 Java 方法的名称，必须与 Java 类中声明的本地方法名称一致。
• signature："()Ljava/lang/String;"
  这是方法的签名，描述了方法的参数和返回类型：
  • () 表示这个方法没有参数。
  • Ljava/lang/String; 表示这个方法返回一个 java.lang.String 类型的对象。
• fnPtr：(void *)getStringFromNative
  这是一个指向本地函数的指针，即 C/C++ 实现的方法 getStringFromNative 的地址。
  • (void *) 是将函数指针转换为 void* 类型，符合 JNINativeMethod 结构体的定义。

运行时注册函数

// 注册本地方法
JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {
    JNIEnv* env;
    // 寻找JEnv
    if (vm->GetEnv((void**)&env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
        return JNI_ERR;
    }
    //寻找 加载native的类对象 ， 从包名开始 用/分割，Android Studio有动态提示
    jclass clazz = env->FindClass("com/marxist/firstjni/MainActivity");
    if (clazz == nullptr) {
        return JNI_ERR;
    }
    //根据动态注册表的参数进行动态注册
    if (env->RegisterNatives(clazz, methods, sizeof(methods) / sizeof(methods[0])) < 0) {
        return JNI_ERR;
    }
    return JNI_VERSION_1_6;
}

当JVM运行的时候，将会注册 C++ 函数到 Java 方法，然后被调用。

3.完整示例代码

MainActivity：

package com.marxist.firstjni;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

import com.marxist.firstjni.databinding.ActivityMainBinding;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    // 加载C++库
    static {
        System.loadLibrary("firstjni");
    }

    private ActivityMainBinding binding;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        binding = ActivityMainBinding.inflate(getLayoutInflater());
        setContentView(binding.getRoot());
        TextView tv = binding.sampleText;
        tv.setText(stringFromJNI()+"\n"+getStringFromNative());
    }
    //声明一个JNI函数 接口
    public native String stringFromJNI();
    public native String getStringFromNative();
}

native-lib.cpp：

#include 
#include 
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_marxist_firstjni_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv* env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Java 调用 C++ 静态注册方法";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}
jstring getStringFromNative(JNIEnv* env, jobject /* this */) {
    std::string hello = "Java 调用 C++ 动态注册方法";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}
// 动态注册表
static JNINativeMethod methods[] = {
        {"getStringFromNative", "()Ljava/lang/String;", (void *)getStringFromNative}
};
//JVM启动的时候调用的函数
jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm,void* reserved){
    JNIEnv *env =  NULL;
    if (vm->GetEnv((void**)&env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
        return JNI_ERR;
    }
    jclass clazz = env->FindClass("com/marxist/firstjni/MainActivity"); //调用native 方法的Java 类
    if (clazz == nullptr) {
        return JNI_ERR;
    }
    if (env->RegisterNatives(clazz, methods, sizeof(methods) / sizeof(methods[0])) < 0) {
        return JNI_ERR;
    }
    return JNI_VERSION_1_6;
}

静态注册：简单、直接，通过严格的命名规则将 Java 方法与 C++ 函数对应起来。

动态注册：灵活性更高，允许在运行时注册方法，不受命名规则限制。

效果展示：

4.附录：JNI中的签名（signature）

JNI（Java Native Interface）的签名（signature）用于描述 Java 方法的参数和返回类型。签名字符串是方法签名的编码表示，用于在本地代码和 Java 虚拟机之间传递方法的类型信息。以下是 JNI 签名的详细解释。

基本类型签名

每种 Java 基本类型都有一个对应的签名字符：

• Z - boolean
• B - byte
• C - char
• S - short
• I - int
• J - long
• F - float
• D - double
• V - void

对象类型签名

对象类型的签名由 L 开头，后跟类的全限定名，并以分号 ; 结尾。例如：

• Ljava/lang/String; 表示 java.lang.String 类。
• Ljava/util/List; 表示 java.util.List 类。

数组类型签名

数组类型的签名由一个或多个左方括号 [ 开头，后跟元素类型的签名。例如：

• [I 表示 int[] 数组。
• [Ljava/lang/String; 表示 java.lang.String[] 数组。
• [[D 表示 double[][] 数组。

方法签名

方法签名由参数类型签名列表和返回类型签名组成，参数类型签名列表用圆括号 () 括起来，返回类型签名放在括号之后。例如：

• ()V 表示一个没有参数且没有返回值的方法。
• (I)V 表示一个接受一个 int 参数且没有返回值的方法。
• (Ljava/lang/String;)I 表示一个接受一个 java.lang.String 参数并返回一个 int 的方法。
• ([I)Ljava/lang/String; 表示一个接受 int[] 参数并返回 java.lang.String 的方法。

示例解析

以下是一些示例签名的解析：

示例 1

Java 方法：

public void myMethod();

JNI 签名：

()V

解释：

• () 表示方法没有参数。
• V 表示方法返回 void 类型。

示例 2

Java 方法：

public int add(int a, int b);

JNI 签名：

(II)I

解释：

• (II) 表示方法有两个 int 参数。
• I 表示方法返回 int 类型。

示例 3

Java 方法：

public String getMessage(String prefix);

JNI 签名：

(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;

解释：

• (Ljava/lang/String;) 表示方法有一个 java.lang.String 参数。
• Ljava/lang/String; 表示方法返回一个 java.lang.String 类型。

示例 4

Java 方法：

public int[] processArray(int[] input);

JNI 签名：

([I)[I

解释：

• ([I) 表示方法有一个 int[] 参数。
• [I 表示方法返回一个 int[] 类型。