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Java線程與Native(OS)線程的區(qū)別

聯(lián)系：Java線程其實(shí)是一層OS線程的封裝，本質(zhì)上就是OS線程?！疽郧鞍姹镜腏ava線程不是OS線程，是JVM構(gòu)造的用戶(hù)態(tài)線程(Green Thread)，不能充分利用CPU，后期已經(jīng)更改為使用OS線程實(shí)現(xiàn)?！俊緟⒖糷ttps://mp.weixin.qq.com/s/Gxqnf5vjyaI8eSYejm7zeQ】

區(qū)別：

Java線程可以直接拿到JNIEnv，OS線程需要先attach到JVM，才可以拿到JNIEnv?！緜€(gè)人理解區(qū)別在于是否attach了JVM】

jint AttachCurrentThread(JavaVM *vm, void **p_env, void *thr_args); 

Java線程可以FindClass成功，OS線程則FindClass失敗，原因是兩者的ClassLoader不同，OS線程AttachCurrentThread后持有的ClassLoader是系統(tǒng)的ClassLoader，如果想要FindClass成功，需要在JNI_Onload時(shí)獲取一份當(dāng)前庫(kù)的ClassLoader保存起來(lái)，下次FindClass時(shí)使用此ClassLoader去操作。

static jobject g_class_loader = NULL; 
static jmethodID g_find_class_method = NULL; 
void on_load() { 
    JNIEnv *env = get_jni_env(); 
    if (!env) { 
        return; 
    } 
    jclass capture_class = (*env)->FindClass(env, "com/captureandroid/BMMCaptureEngine"); 
    jclass class_class = (*env)->GetObjectClass(env, capture_class); 
    jclass class_loader_class = (*env)->FindClass(env, "java/lang/ClassLoader"); 
    jmethodID class_loader_mid = (*env)->GetMethodID(env, class_class, "getClassLoader", "()Ljava/lang/ClassLoader;"); 
    jobject local_class_loader = (*env)->CallObjectMethod(env, capture_class, class_loader_mid); 
    g_class_loader = (*env)->NewGlobalRef(env, local_class_loader); 
    g_find_class_method = 
        (*env)->GetMethodID(env, class_loader_class, "findClass", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Class;"); 
} 
 
jclass find_class(const char *name) { 
    JNIEnv *env = bmm_util_get_jni_env(); 
    if (!env) { 
        return NULL; 
    } 
    jclass ret = (*env)->FindClass(env, name); 
    jthrowable exception = (*env)->ExceptionOccurred(env); 
    if (exception) { 
        (*env)->ExceptionClear(env); 
        jstring name_str = (*env)->NewStringUTF(env, name); 
        ret = (jclass)(*env)->CallObjectMethod(env, g_class_loader, g_find_class_method, name_str); 
        (*env)->DeleteLocalRef(env, name_str); 
    } 
    return ret; 
} 

JNI的作用

貼出別人翻譯的【官方文檔https://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/jni/spec/design.html#wp16696】的一段話：

JNI最重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是在不同操作系統(tǒng)上的JVM之間提供二進(jìn)制兼容，做到一個(gè)本地庫(kù)不需要重新編譯就可以運(yùn)行不同的系統(tǒng)的JVM上面。為了達(dá)到這一點(diǎn)兒，JNI設(shè)計(jì)時(shí)不能關(guān)心JVM的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，因?yàn)镴VM的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)機(jī)制在不斷地變，而我們必須保持JNI接口的穩(wěn)定。JNI的第二個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)就是高效。我們可能會(huì)看到，有時(shí)為了滿(mǎn)足第一個(gè)目標(biāo)，可能需要犧牲一點(diǎn)兒效率，因此，我們需要在平臺(tái)無(wú)關(guān)和效率之間做一些選擇。最后，JNI必須是一個(gè)完整的體系。它必須提供足夠多的JVM功能讓本地程序完成一些有用的任務(wù)。JNI不能只針對(duì)一款特定的JVM，而是要提供一系列標(biāo)準(zhǔn)的接口讓程序員可以把他們的本地代碼庫(kù)加載到不同的JVM中去。有時(shí)，調(diào)用特定JVM下實(shí)現(xiàn)的接口可以提供效率，但更多的情況下，我們需要用更通用的接口來(lái)解決問(wèn)題。

JNIEnv和JavaVM

就是個(gè)函數(shù)指針。

下圖是JNIEnv的指針結(jié)構(gòu)：

JNIEnv其實(shí)是一個(gè)指向本地線程數(shù)據(jù)的接口指針，指針里面包含指向函數(shù)接口的指針，每一個(gè)接口函數(shù)在這表中都有一個(gè)預(yù)定義的偏移位置，類(lèi)似C++虛函數(shù)表。

代碼如下：

typedef const struct JNINativeInterface *JNIEnv;  
 
struct JNINativeInterface { 
    void*       reserved0; 
    void*       reserved1; 
    void*       reserved2; 
    void*       reserved3; 
 
    jint        (*GetVersion)(JNIEnv *); 
 
    jclass      (*DefineClass)(JNIEnv*, const char*, jobject, const jbyte*, 
                        jsize); 
    jclass      (*FindClass)(JNIEnv*, const char*); 
    jobject     (*AllocObject)(JNIEnv*, jclass); 
    jobject     (*NewObject)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, ...); 
    jobject     (*NewObjectV)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, va_list); 
    jobject     (*NewObjectA)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, const jvalue*); 
    ... 
}; 
JavaVM類(lèi)似 
struct JNIInvokeInterface { 
    void*       reserved0; 
    void*       reserved1; 
    void*       reserved2; 
 
    jint        (*DestroyJavaVM)(JavaVM*); 
    jint        (*AttachCurrentThread)(JavaVM*, JNIEnv**, void*); 
    jint        (*DetachCurrentThread)(JavaVM*); 
    jint        (*GetEnv)(JavaVM*, void**, jint); 
    jint        (*AttachCurrentThreadAsDaemon)(JavaVM*, JNIEnv**, void*); 
}; 
 
typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM; 

知識(shí)點(diǎn)1：為什么使用函數(shù)表而不是寫(xiě)死某些函數(shù)項(xiàng)?

可將JNI命名空間與本地代碼分離，一個(gè)虛擬機(jī)可以提供多個(gè)版本的JNI函數(shù)表，用于不同場(chǎng)景。例如，虛擬機(jī)可支持兩種JNI函數(shù)表：

一個(gè)用于調(diào)試，做較多的錯(cuò)誤檢查。

一個(gè)用于發(fā)布，做較少的錯(cuò)誤檢查，更高效。

知識(shí)點(diǎn)2：JNIEnv是thread-local，只在當(dāng)前線程有效，Native方法不能將JNIenv從當(dāng)前線程傳遞到另一個(gè)線程。不能跨線程使用JNIEnv【至于JNIEnv為什么設(shè)計(jì)成thread-local，沒(méi)搞明白】。

知識(shí)點(diǎn)3：線程間雖然不共享JNIEnv，但是共享JavaVM，然后可以通過(guò)GetEnv獲取到當(dāng)前線程的JNIEnv。

jint GetEnv(JavaVM *vm, void **env, jint version);

知識(shí)點(diǎn)4：Native方法接收J(rèn)NI接口指針作為參數(shù)。虛擬機(jī)保證在同一個(gè)線程傳入Native方法的是相同的JNIEnv。如果不同線程調(diào)用Native方法，傳入他們的JNIEnv不同。但JNIEnv間接指向的函數(shù)表在多個(gè)線程間是共享的。

知識(shí)點(diǎn)5：為什么在C語(yǔ)言中調(diào)用Native方法需要將JNIEnv當(dāng)作參數(shù)傳遞，而C++中卻不需要?

// C語(yǔ)言 
jstring model_path = (*env)->NewStringUTF(env, path); 
// C++ 
jstring model_path = env->NewStringUTF(path); 

前面列出的JNIEnv是C語(yǔ)言形式，Java還單獨(dú)為C++封裝了一層JNIEnv，簡(jiǎn)化版代碼：

struct _JNIEnv { 
    /* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */ 
    const struct JNINativeInterface* functions; 
 
#if defined(__cplusplus) 
 
    jint GetVersion() 
{ return functions->GetVersion(this); } 
 
    jclass FindClass(const char* name) 
{ return functions->FindClass(this, name); } 
#endif 
} 

其實(shí)本質(zhì)上還是調(diào)用的C語(yǔ)言那種形式的接口。

JNI中數(shù)據(jù)如何傳遞

這里不詳細(xì)介紹了，大體就是int，float這種基本類(lèi)型采用拷貝，對(duì)象和byte數(shù)組等使用引用形式，所以其實(shí)Java層的byte字節(jié)流數(shù)據(jù)傳到Native層基本不耗時(shí)，不會(huì)發(fā)生拷貝【但是Native層如果想使用持有這塊數(shù)據(jù)，那就得自己拷貝一份了】。

還有些GlobalReference、LocalReference以及為什么要Delete LocalReference的這類(lèi)知識(shí)點(diǎn)，這些比較基礎(chǔ)，就不介紹了，估計(jì)大家也都懂。

推薦閱讀

https://www.cnblogs.com/kexinxin/p/11689641.html

ndk官方文檔

https://developer.android.com/ndk/guides

參考資料

http://luori366.github.io/JNI_doc/jni_design_theory.html

https://www.cnblogs.com/kexinxin/p/11689641.html

https://developer.android.com/ndk/guides