JNI中的高级用法：编写自定义JNI库

# 1. 简介

## 1.1 JNI简介

JNI（Java Native Interface）是Java提供的一种用于与其他语言进行交互的机制。通过JNI，我们可以使用Java调用C/C++等本地语言编写的函数，实现Java代码和本地代码的无缝衔接。

JNI的主要作用是在Java平台上调用本地代码，或者是在本地代码中调用Java代码。这样的跨语言调用可以帮助我们充分发挥Java的优势，同时利用本地代码进行底层的操作和性能优化。

## 1.2 JNI的基本使用

JNI的基本使用分为三个步骤：声明JNI函数、实现JNI函数和在Java代码中调用JNI函数。

对于声明JNI函数，我们需要使用`native`关键字来修饰Java方法，表示该方法是一个JNI函数，没有具体的实现。

实现JNI函数时，我们需要使用本地语言（如C/C++）编写具体的函数体。在函数体内部，我们可以通过JNI提供的API来访问Java对象、调用Java方法、读取/写入Java字段等。

在Java代码中调用JNI函数时，我们需要使用`System.loadLibrary()`方法加载JNI库，并通过JNI函数的名称进行调用。

## 1.3 本文的目标：编写自定义JNI库

本文的目标是教会读者如何编写自定义的JNI库。通过学习本文，读者将了解到如何创建JNI工程，如何定义和调用JNI函数，以及如何使用JNI库访问底层资源。同时，本文还将介绍一些高级的JNI技巧，如引用类型的传递与转换、JNI异常处理以及跨线程操作与同步。最后，本文将教会读者如何打包和发布自定义的JNI库，并在Java项目中使用这些库。

接下来，我们将进入第二章节，介绍如何搭建JNI开发环境。

# 2. JNI开发环境搭建

在进行JNI开发之前，我们需要先搭建相应的开发环境。本章将介绍如何安装JDK和NDK，并配置相关的环境变量，最后创建一个JNI工程。

### 2.1 安装JDK和NDK

首先，我们需要安装Java Development Kit (JDK)和 Native Development Kit (NDK)。JDK是用于编写和运行Java程序的开发工具包，而NDK则是用于编写和运行C/C++程序的开发工具包。

- JDK的安装：根据你的操作系统，下载合适的JDK版本，并按照安装向导进行安装。
- NDK的安装：根据你的操作系统，下载合适的NDK版本，并按照安装向导进行安装。

### 2.2 配置环境变量

安装完成后，我们需要配置相应的环境变量，使系统能够正确识别和调用JDK和NDK。

- 配置JDK环境变量：打开系统环境变量配置页面，添加一个名为JAVA_HOME的变量，其值为JDK的安装路径。然后，在系统的Path变量中，追加%JAVA_HOME%\bin; 的值。保存并应用修改。
- 配置NDK环境变量：同样，在系统环境变量配置页面，添加一个名为NDK_HOME的变量，其值为NDK的安装路径。然后，在系统的Path变量中，追加%NDK_HOME%\; 的值。保存并应用修改。

### 2.3 创建JNI工程

在环境搭建完成后，我们可以开始创建一个JNI工程。这里以Java语言为例，展示如何创建一个简单的JNI工程。

1. 创建工程目录：首先，在你喜欢的位置创建一个空文件夹作为工程目录。
2. 创建Java类：在工程目录下，创建一个Java类文件，例如"HelloJNI.java"。文件中编写一个简单的Java类，如下所示：

public class HelloJNI {
    static {
        System.loadLibrary("hello"); // 加载JNI库
    }

    // Native方法声明
    private native void sayHello();

    public static void main(String[] args) {
        new HelloJNI().sayHello(); // 调用Native方法
    }
}

3. 编写JNI接口：在同一工程目录下，创建一个C++源文件，例如"hello.cpp"。文件中编写与Java类对应的JNI接口，如下所示：

#include <jni.h>
#include <iostream>

// 声明JNI方法
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_sayHello(JNIEnv* env, jobject obj) {
    std::cout << "Hello from JNI!" << std::endl;
}

4. 编写CMake构建脚本：在工程目录下，创建一个CMake构建脚本文件，例如"CMakeLists.txt"。文件中定义工程的名称、C++编译参数等，如下所示：

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

project(hello)

add_library(hello SHARED hello.cpp)

# 链接NDK的log库
find_library(log-lib log)

# 链接JNI库与NDK的log库
target_link_libraries(hello ${log-lib})

5. 构建JNI库：在工程目录下，打开命令行或终端，执行以下命令来构建JNI库：

$ mkdir build
$ cd build
$ cmake ..
$ make

构建成功后，将生成一个名为"libhello.so"的JNI库文件。

至此，我们已经完成了JNI开发环境的搭建以及一个简单的JNI工程的创建。下一章节将介绍JNI函数的定义与调用。

# 3. JNI函数的定义与调用

在本章中，我们将详细介绍如何定义和调用JNI函数。

#### 3.1 声明JNI函数

首先，我们需要在Java代码中声明需要调用的JNI函数。在Java类中，我们可以使用`native`关键字来声明一个JNI函数，示例代码如下：

public class MyJNIClass {
    public native void myNativeFunction();
}

在上述代码中，我们使用`native`关键字声明了一个名为`myNativeFunction`的JNI函数。

#### 3.2 实现JNI函数

接下来，我们需要在C或C++代码中实现之前在Java代码中声明的JNI函数。具体实现过程如下：

- 首先，我们需要创建一个包含JNI函数的C或C++源文件，例如`myjni.c`。
- 然后，我们需要包含`jni.h`头文件，并在源文件中实现JNI函数。示例代码如下：

#include <jni.h