浅谈 JNIEnv 和 JavaVM

一、概念

JavaVM 是虚拟机在 JNI 层的代表，一个进程只有一个 JavaVM，所有的线程都共用这一个 JavaVM。
JNIEnv 是 Java 调用其他语言（通常是C/C++）的环境，里面封装了大量的方法。它是一个线程相关的量，该指针只在创建它的线程中有效，不同线程的 JNIEnv 彼此独立。

二、两种代码风格（C/C++）

JavaVM 和 JNIEnv 在 C 语言环境下和 C++ 环境下的实现是不一样的，他们的调用也是有区别的，主要表现在：

C风格：(*env)->NewStringUTF(env, “Hellow World!”);
C++风格：env->NewStringUTF(“Hellow World!”);

建议使用 C++ 风格，这也是大部分代码使用的形式。

三、定义

1. JavaVM 和 JNIEnv 在中的定义如下：

#if defined(__cplusplus)
typedef _JNIEnv JNIEnv;
typedef _JavaVM JavaVM;
#else
typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;
typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;
#endif

这里分了 C 和 C++。如果是 C++ 环境下，则只是对 _JNIEnv 和 _JavaVM 的一个重命名；如果是 C 环境下，则是指向 JNINativeInterface 结构体和 JNIInvokeInterface 结构体的指针。

2. 继续看 JNINativeInterface 结构体和 JNIInvokeInterface 结构体的定义

struct JNINativeInterface {
    ...
    jint        (*GetVersion)(JNIEnv *);
    jclass      (*DefineClass)(JNIEnv*, const char*, jobject, const jbyte*,
                        jsize);
    jclass      (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);
    ...
};
 

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*);
};

出于篇幅考虑，这里省略了一下 JNINativeInterface 结构体，它里面还包含了大量的方法。
所以我们可以知道，C 风格下的 JavaVM 和 JNIEnv 就是指向的这两个结构体的指针，通过这两个指针我们可以调用到这两个结构体里的各个方法。那么 C++ 风格下的 _JNIEnv 和 _JavaVM 又是怎么定义的呢？

3. _JNIEnv 和 _JavaVM

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 DefineClass(const char *name, jobject loader, const jbyte* buf,
        jsize bufLen)
    { return functions->DefineClass(this, name, loader, buf, bufLen); }
 
    jclass FindClass(const char* name)
    { return functions->FindClass(this, name); }
 
    ...
     
#endif /*__cplusplus*/
};
 
 
struct _JavaVM {
    const struct JNIInvokeInterface* functions;
 
#if defined(__cplusplus)
    jint DestroyJavaVM()
    { return functions->DestroyJavaVM(this); }
    jint AttachCurrentThread(JNIEnv** p_env, void* thr_args)
    { return functions->AttachCurrentThread(this, p_env, thr_args); }
    jint DetachCurrentThread()
    { return functions->DetachCurrentThread(this); }
    jint GetEnv(void** env, jint version)
    { return functions->GetEnv(this, env, version); }
    jint AttachCurrentThreadAsDaemon(JNIEnv** p_env, void* thr_args)
    { return functions->AttachCurrentThreadAsDaemon(this, p_env, thr_args); }
#endif /*__cplusplus*/
};

处于篇幅考虑，同样省略了很多 _JNIEnv 里的方法。
通过上面代码我们可以看到，_JNIEnv 和 _JavaVM 其实只是对 JNINativeInterface 和 JNIInvokeInterface 结构体的一层封装，实际调用和操作的还是 JNINativeInterface 和 JNIInvokeInterface 里的方法。

四、总结

    以上，我们可以简单的了解和认识到 JavaVM 和 JNIEnv 在 JNI 开发中扮演的角色，我们 JNI 的绝大多数操作都是通过这两者来调用到 JNINativeInterface 和 JNIInvokeInterface 结构体里的相关方法。
    其中 JavaVM 是一个全局变量，一个进程只有一个 JavaVM 对象。而 JNIEnv 是一个线程拥有一个，不同线程的 JNIEnv 彼此独立。
    最后由于 JavaVM 和 JNIEnv 在 C/C++ 环境下的实现不同，所以产生了两种代码风格，即：

C风格：(*env)->NewStringUTF(env, “Hellow World!”);
C++风格：env->NewStringUTF(“Hellow World!”);