NDK

Android NDK（Native Develop Kit）是一套允许您使用原生代码语言（例如C和C++）实现部分应用的工具集

为什么使用NDK

重复使用现有库，现在许多第三方库都是由C/C++库编写的，比如Ffmpeg这样库
在某些情况下提性能，特别是像游戏这种计算密集型应用
代码的保护。由于APK的Java层代码很容易被反编译，而C/C++库反编译难度大
不依赖于Java虚拟机的设计（堆大小限制）

不同的CPU架构

目前Android系统支持以下七种不同的CPU架构，每一种对应着各自的应用程序二进制接口ABI：（Application Binary Interface）定义了二进制文件如何运行在相应的系统平台上，从使用的指令集，内存对齐到可用的系统函数库。对应关系如下：

ARMv5——armeabi
ARMv7 ——armeabi-v7a
ARMv8——arm64-v8a
x86——x86
x86_64——x86_64
MIPS ——mips
MIPS64——mips64

JNI原理

在计算机系统中，每一种编程语言都有一个执行环境（Runtime），执行环境用来解释执行语言中的语句，不同的编程语言的执行环境就好比神话世界中的“阴阳两界"一样，一般人不能同时生存在阴阳两界中，只有一些特殊的仙人——"黑白无常"才能自由穿梭在"阴阳两界"，而"黑白无常"往返于阴阳两界时手持生日薄，"黑白无常"按生死薄上记录的任命来"索魂"

JavaVM

Java语言的执行环境是Java虚拟机（JVM），JVM其实是主机环境中的一个进程，每个JVM虚拟机都在本地环境中有一个JavaVM结构体，该结构体在创建Java虚拟机时被返回，在JNI环境中创建JVM的函数为JNI_CreateJavaVM

JNI_CreateJavaVM(JavaVM **pvm, void **penv, void*args);

其中JavaVM是Java虚拟机在JNI层的代表，JNI全局仅仅有一个JavaVM结构中封装了一些函数指针（或叫函数表结构），JavaVM中封装的这些函数指针主要是对JVM操作接口

JNIEnv

JNIEnv是当前Java线程的执行环境，一个JVM对应一个JavaVM结构，而一个JVM中可能创建多个Java线程，每个线程对应一个JNIEnv结构，它们保存在线程本地存储TLS中。因此，不同的线程的JNIEnv不同，也不能相互共享使用。JNIEnv结构也是一个函数表，在本地代码中通过JNIEnv的函数表来操作Java数据或者调用Java方法。也就是说，只要在本地代码中拿到了JNIEnv结构，就可以在本地代码中调用Java代码

JNIEnv的作用

调用Java函数：JNIEnv代表了Java执行环境，能够使用JNIEnv调用Java中的代码
操作Java代码：Java对象传入JNI层就是jobject对象，需要使用JNIEnv来操作这个Java对象

JNIEnv与线程

JNIEnv是线程相关的，即在每一个线程中都有一个JNIEnv指针，每个JNIEnv都是线程专有的，其他线程不能使用本线程中的JNIEnv，即线程A不能调用线程B的JNIEnv。所以JNIEnv不能跨线程

JNIEnv只在当前线程有效：JNIEnv仅仅在当前线程有效，JNIEnv不能在线程之间进行传递，在同一个线程中，多次调用JNI层方法，传入的JNIEnv是同样的
本地方法匹配多个JNIEnv：在Java层定义的本地方法，能够在不同的线程调用，因此能够接受不同的JNIEnv

与JNIEnv相关的常用函数

jobject NewObject(JNIEnv *env, jclass clazz,jmethodID methodID, ...)：
jobject NewObjectA(JNIEnv *env, jclass clazz,jmethodID methodID, const jvalue *args)：
jsize GetArrayLength(JNIEnv *env, jarray array);

#include <jni.h>

// 假设这是一个 Java 类的本地方法
extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_MyClass_nativeMethod(JNIEnv *env, jobject obj) {
    // 获取 Java 类 MyClass
    jclass clazz = env->GetObjectClass(obj);

    // 获取 MyClass 的构造函数的 methodID
    jmethodID constructor = env->GetMethodID(clazz, "<init>", "()V");

    // 使用 NewObject 创建一个 MyClass 的新对象
    jobject newObj = env->NewObject(clazz, constructor);

    // 使用 NewObjectA 创建一个 MyClass 的新对象（假设构造函数需要传入参数）
    // 假设 MyClass 的构造函数是 MyClass(int, String)
    jvalue args[2];
    args[0].i = 42; // int 参数
    args[1].l = env->NewStringUTF("Hello"); // String 参数
    jobject newObjA = env->NewObjectA(clazz, constructor, args);

    // 使用新对象进行操作...

    // 释放局部引用
    env->DeleteLocalRef(newObj);
    env->DeleteLocalRef(newObjA);
}

jvalue

jvalue 是一个结构体，用于在 JNI 中表示 Java 方法的参数和返回值，定义如下：

        typedef union jvalue {
            jboolean z;
            jbyte    b;
            jchar    c;
            jshort   s;
            jint     i;
            jlong    j;
            jfloat   f;
            jdouble  d;
            jobject  l;
        } jvalue;

jvalue 中的不同成员对应不同的 Java 数据类型。例如 jint 对应 Java 的 int 类型，jobject 对应 Java 对象类型
在 JNI 中，当你需要传递参数给 Java 方法或从 Java 方法中获取返回值时，通常会使用 jvalue 结构体

JNI的引用

Java内存管理这块是完全透明的，new一个实例时，只知道创建这个类的实例后，会返回这个实例的一个引用，然后拿着这个引用去访问它的成员（属性、方法），完全不用管JVM内部是怎么实现的，如何为新建的对象申请内存，使用完之后如何释放内存，只需要知道有个垃圾回收器在处理这些事情就行了，然而，从Java虚拟机创建的对象传到C/C++代码就会产生引用，根据Java的垃圾回收机制，只要有引用存在就不会触发该该引用所指向Java对象的垃圾回收

在JNI规范中定义了三种引用：局部引用（Local Reference）、全局引用（Global Reference）、弱全局引用（Weak Global Reference）

1、局部引用(Local Reference)

局部引用，也成本地引用，通常是在函数中创建并使用。会阻止GC回收所有应用对象。

最常见的引用类型，基本上通过JNI返回来的引用都是局部引用，例如使用NewObject，就会返回创建出来的实例的局部引用，局部引用值在该native函数有效，所有在该函数中产生的局部引用，都会在函数返回的时候自动释放(freed)，也可以使用DeleteLocalRef函数手动释放该应用。之所以使用DeleteLocalRef函数：实际上局部引用存在，就会防止其指向对象被垃圾回收期回收，尤其是当一个局部变量引用指向一个很庞大的对象，或是在一个循环中生成一个局部引用，最好的做法就是在使用完该对象后，或在该循环尾部把这个引用释放掉，以确保在垃圾回收器被触发的时候被回收。在局部引用的有效期中，可以传递到别的本地函数中，要强调的是它的有效期仍然只是在第一次的Java本地函数调用中，所以千万不能用C++全部变量保存它或是把它定义为C++静态局部变量。

2、全局引用(Global Reference)

全局引用可以跨方法、跨线程使用，直到被开发者显式释放。类似局部引用，一个全局引用在被释放前保证引用对象不被GC回收。和局部应用不同的是，没有那么多函数能够创建全局引用。能创建全部引用的函数只有NewGlobalRef，而释放它需要使用ReleaseGlobalRef函数

3、弱全局引用(Weak Global Reference)

是JDK 1.2 新增加的功能，与全局引用类似，创建跟删除都需要由编程人员来进行，这种引用与全局引用一样可以在多个本地代码有效，不一样的是，弱引用将不会阻止垃圾回收期回收这个引用所指向的对象，所以在使用时需要多加小心，它所引用的对象可能是不存在的或者已经被回收

通过使用NewWeakGlobalRef、ReleaseWeakGlobalRef来产生和解除引用

注册native函数

当Java代码中执行Native的代码的时候，首先是通过一定的方法来找到这些native方法。而注册native函数的具体方法不同，会导致系统在运行时采用不同的方式来寻找这些native方法

JNI有如下两种注册native方法的途径：

静态注册：先由Java得到本地方法的声明，然后再通过JNI实现该声明方法
动态注册：先通过JNI重载JNI_OnLoad()实现本地方法，然后直接在Java中调用本地方法

Android JNI

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