深入浅出C++ JNI类型系统

深入浅出C++ JNI类型系统

一、JNI类型系统概述

JNI（Java Native Interface）类型系统是连接Java和C++的桥梁，主要分为两大类：

1. 基本类型

• 对应Java的8种基本数据类型
• 命名规则：在Java类型前加j（如jint对应int）

2. 引用类型

• 对应Java中的对象类型
• 包括类、对象、字符串、数组等
• 所有引用类型都继承自jobject

二、基本类型对照表

Java类型	JNI类型	C/C++类型	大小(位)
boolean	jboolean	unsigned char	8
byte	jbyte	signed char	8
char	jchar	unsigned short	16
short	jshort	short	16
int	jint	int	32
long	jlong	long long	64
float	jfloat	float	32
double	jdouble	double	64

三、引用类型详解

1. 对象类型

• jobject：所有Java对象的基类
• jclass：Java的Class对象（对应java.lang.Class）
• jstring：Java字符串对象（对应java.lang.String）
• jthrowable：异常对象（对应java.lang.Throwable）

2. 数组类型

• jarray：所有数组的基类
• 具体数组类型：
  • jbooleanArray
  • jbyteArray
  • jcharArray
  • jshortArray
  • jintArray
  • jlongArray
  • jfloatArray
  • jdoubleArray
  • jobjectArray

四、类型签名系统

JNI使用特定签名表示Java类型：

1. 基本类型签名

Java类型	签名
boolean	Z
byte	B
char	C
short	S
int	I
long	J
float	F
double	D
void	V

2. 引用类型签名

• 类：L全限定类名;（如Ljava/lang/String;）
• 数组：[类型签名（如[I表示int[]）
• 方法：(参数类型签名)返回值类型签名

五、类型转换实战技巧

1. 基本类型转换

// Java -> C++
jint javaInt = env->GetIntField(obj, fieldID);
int cppInt = (int)javaInt;

// C++ -> Java
jint javaInt = (jint)cppInt;
env->SetIntField(obj, fieldID, javaInt);

2. 字符串转换

// Java String -> C++字符串
const char* cppStr = env->GetStringUTFChars(javaStr, NULL);
// 使用后必须释放
env->ReleaseStringUTFChars(javaStr, cppStr);

// C++字符串 -> Java String
jstring javaStr = env->NewStringUTF(cppStr);

3. 数组转换

// Java数组 -> C++数组
jint* cppArray = env->GetIntArrayElements(javaArray, NULL);
jsize length = env->GetArrayLength(javaArray);
// 使用后必须释放
env->ReleaseIntArrayElements(javaArray, cppArray, 0);

// C++数组 -> Java数组
jintArray javaArray = env->NewIntArray(length);
env->SetIntArrayRegion(javaArray, 0, length, cppArray);

六、常见问题与陷阱

1. 内存管理：

   • JNI字符串和数组获取后必须释放
   • 局部引用过多时需调用DeleteLocalRef

2. 类型混淆：

   • 不要将jint直接当作指针使用
   • 注意jlong在32位和64位平台的差异

3. 异常处理：

   • 检查ExceptionOccurred避免崩溃
   • 异常发生时先清除异常再返回

4. 线程安全：

   • JNIEnv是线程相关的
   • 多线程环境需要AttachCurrentThread

七、最佳实践建议

1. 类型检查：

   • 使用IsInstanceOf检查对象类型
   • 数组操作前检查长度

2. 缓存常用类/方法ID：

   • 在JNI_OnLoad中缓存常用ID
   • 避免重复查找提升性能

3. 使用CheckJNI：

   • 开启CheckJNI检测常见错误
   • 开发阶段特别有用

4. 资源释放：

   • 遵循谁申请谁释放原则
   • 使用RAII模式管理资源

理解JNI类型系统是编写健壮Native代码的基础，掌握这些知识可以避免大多数JNI开发中的常见错误。