JNI中的常用开源框架及其原理

# 1. 简介

## 1.1 什么是JNI

JNI（Java Native Interface）是Java提供的一种机制，用于在Java程序中调用本地（Native）代码，实现Java与其他编程语言（如C、C++）之间的互操作。通过JNI，Java程序可以直接调用本地代码的函数，并使用本地代码的功能。

JNI提供了一套规范，定义了Java与本地代码之间数据类型的转换规则和调用规范，以及一组API用于在Java代码中执行本地方法。

## 1.2 为什么需要使用JNI

在实际的软件开发中，有时候需要用到一些特定的功能或者底层的资源，而这些资源可能使用的是其他语言编写的库或者工具。如果只限于Java语言，就无法直接使用这些资源，这时就需要通过JNI来实现Java与其他语言的交互。

另外，有些特定的场景，使用Java本身的性能可能无法满足需求，需要使用C/C++等语言编写的本地代码来提高性能。通过使用JNI，可以在Java程序中调用本地代码，兼顾了Java的便捷性和C/C++的性能优势。

总之，使用JNI可以拓展Java语言的能力，使得Java程序能够与其他语言进行交互，并且兼顾了不同语言的优势。下面将介绍JNI的基础知识。

# 2. JNI基础知识

JNI（Java Native Interface）是Java语言提供的一个用于实现Java与本地代码（C/C++等）之间交互的接口。通过JNI，我们可以在Java程序中调用本地代码，也可以在本地代码中调用Java方法。

### 2.1 JNI数据类型

JNI提供了一组与Java数据类型对应的本地数据类型，以便在Java和本地代码之间进行数据传递。下面是一些常用的JNI数据类型：

- 基本数据类型：`jboolean`、`jbyte`、`jchar`、`jshort`、`jint`、`jlong`、`jfloat`、`jdouble`
- 引用类型：`jobject`、`jclass`、`jstring`、`jarray`、`jthrowable`
- 其他特定类型：`jbooleanArray`、`jbyteArray`、`jcharArray`、`jshortArray`、`jintArray`、`jlongArray`、`jfloatArray`、`jdoubleArray`

### 2.2 JNI方法调用

JNI方法调用是指在Java代码中调用本地代码的方法。JNI提供了几种方法调用方式：

- 静态方法调用：使用`CallStatic<类型>Method`系列函数调用本地代码中的静态方法。
- 实例方法调用：使用`Call<类型>Method`系列函数调用本地代码中的实例方法。
- 字段访问：使用`Get<类型>Field`和`Set<类型>Field`系列函数读写本地代码中的字段。

### 2.3 JNI内存管理

在JNI中，我们需要手动管理Java和本地代码之间的内存。主要包括以下几个方面：

- 局部引用：在JNI方法中创建的对象引用是局部引用，调用结束后会被自动释放。
- 全局引用：使用`NewGlobalRef`函数可以将局部引用转换为全局引用，全局引用需要手动释放。
- 弱全局引用：使用`NewWeakGlobalRef`函数创建的是弱全局引用，当对象只剩下弱全局引用时，可能会被垃圾回收器回收。
- 手动释放：通过函数`DeleteLocalRef`、`DeleteGlobalRef`和`DeleteWeakGlobalRef`手动释放对象引用。

**示例代码：**

Java代码：

public class JNIMemoryExample {
    public native void allocateMemory();
    public native void releaseMemory();
    static {
        System.loadLibrary("JNIMemoryExample");
    }

    public static void main(String[] args) {
        JNIMemoryExample example = new JNIMemoryExample();
        example.allocateMemory();
        example.releaseMemory();
    }
}

C++代码：

#include <jni.h>

JNIEXPORT void JNICALL Java_JNIMemoryExample_allocateMemory(JNIEnv* env, jobject obj) {
    // 分配内存
    jclass cls = env->GetObjectClass(obj);
    jbyteArray array = env->NewByteArray(1024);
    // 使用内存
    // 释放引用
    env->DeleteLocalRef(array);
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_JNIMemoryExample_releaseMemory(JNIEnv* env, jobject obj) {
    // 释放全局引用
    jclass cls = env->GetObjectClass(obj);
    env->Delet