Android NDK开发（八）：JNI函数接口详解—字符串处理

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Android NDK开发（八）：JNI函数接口详解—字符串处理

         java中的字符串默认是UTF-16编码，C/C++中的字符串默认是UTF-8编码，这就需要JNI提供一套具有字符串转换等功能的接口。
（注意：其中UTF是Unicode Transformation Format的缩写，UTF-8和UTF-16都属于unicode。）

1 涉及到的JNI接口

        一共涉及到12个接口，根据操作字符串/字符数组的编码格式不同可分为两部分：

        其中带UTF的接口用于处理UTF-8字符串，不带UTF的接口用于处理UTF-16字符串。

2 接口详解

/*** 作用：将本地UTF-8字符数组转换为java字符串* @param bytes 本地不可变的UTF-8字符数组* @return java字符串*/
jstring NewStringUTF(const char* bytes);/*** 作用：获取java字符串UTF-8编码长度，即转为UTF-8编码之后，有多少个UTF-8编码* @param string java字符串* @return java字符串长度** 注意：jsize 是 jint 类型的别名，其定义为：typedef jint jsize。*/
jsize GetStringUTFLength(jstring string);/*** 作用：获取java字符串对应的UTF-8编码的本地不可变字符数组* @param string java字符串* @param isCopy 用于结果说明，是否拷贝源字符串。返回值为JNI_TRUE或JNI_FALSE，若返回JNI_TRUE，* 则表示将java字符串拷贝到新分配的内存空间，返回地址为新空间的地址。若返回JNI_FALSE，则表示直接返回java字符串* 的地址。开发过程中，若不关心这个返回值，可传入NULL。* @return 本地不可变的UTF-8字符数组指针** 注意：JVM是否会拷贝原始字符串来生成本地UTF-8字符数组是不可以预测的。*/
const char* GetStringUTFChars(jstring string, jboolean* isCopy);/*** 作用：释放通过GetStringUTFChars函数获取的本地UTF-8字符数组内存* @param string java字符串* @param utf 与java字符串对应的本地不可变UTF-8字符数组** 注意：不管通过GetStringUTFChars函数获取的UTF-8字符数组是否为拷贝得到，最好都调用* 该函数释放一下,若是拷贝，则释放的是UTF-8字符数组内存，若没有拷贝，则释放一个内存占用标记；* 调用该函数不会影响源字符串*/
void ReleaseStringUTFChars(jstring string, const char* utf);/*** 作用：将java字符串从指定位置和长度 拷贝到 本地UTF-8字符数组中* @param str java字符串* @param start 开始拷贝位置* @param len 拷贝长度* @param buf 内存空间*/
void GetStringUTFRegion(jstring str, jsize start, jsize len, char* buf);/*** 作用：将本地的UTF-16字符数组转换为java字符串* @param unicodeChars 不可变的本地UTF-8字符数组* @param len 本地UTF-8字符数组长度* @return java字符串*/
jstring NewString(const jchar* unicodeChars, jsize len);/*** 作用：获取java字符串UTF-16编码长度，即转为为UTF-16编码之后，有多少个UTF-16编码* @param string* @return*/
jsize GetStringLength(jstring string);/*** 作用：获取java字符串对应的UTF-16编码的本地不可变字符数组* @param string java字符串* @param isCopy 用于结果说明，是否拷贝源字符串。返回值为JNI_TRUE或JNI_FALSE，* 若返回JNI_TRUE，则表示将java字符串拷贝到新分配的内存空间，返回地址为新空间的地址。* 若返回JNI_FALSE，则表示直接返回java字符串的地址。开发过程中，若不关心这个返回值，可传入NULL。* @return 本地不可变的UTF-16字符数组指针** 注意：JVM是否会拷贝原始字符串来生成UTF-8字符数组是不可以预测的。*/
const jchar* GetStringChars(jstring string, jboolean* isCopy);/*** 作用：释放通过GetStringChars函数获取的UTF-16字符数组内存* @param string java字符串* @param utf 与java字符串对应的不可变UTF-16字符数组** 注意：不管通过GetStringUTFChars函数获取的UTF-16字符指针是否为复制得到，最好都调* 用该函数释放一下，若是拷贝，则释放的是UTF-8字符数组内存，若没有拷贝，则释放一个内存占用标记；* 调用该函数也不会影响源字符串*/
void ReleaseStringChars(jstring string, const char* utf);/*** 作用：将java字符串从指定位置和长度 拷贝到 本地UTF-16字符数组中* @param str java字符串* @param start 开始拷贝位置* @param len 拷贝长度* @param buf 内存空间*/
void GetStringRegion(jstring str, jsize start, jsize len, char* buf);/*** 获取java字符串对应的UTF-16编码的本地不可变字符数组，提高JVM返回源字符串直接指针的可能性* @param string java字符串* @param isCopy 返回标志，表示返回的是否为拷贝UTF-16编码的字符数组* @return 不可变的UTF-16字符数组指针*/
const jchar* GetStringCritical(jstring string, jboolean* isCopy);/*** 释放通过GetStringChars函数获取的UTF-16字符数组内存* @param string java字符串* @param isCopy 返回标志，表示返回的是否为拷贝UTF-16编码的字符数组*/
void ReleaseStringCritical(jstring string, const jchar* carray);

        几点注意：
        1）带UTF的接口就是处理本地UTF-8编码的字符数组和java字符串相互转换的，不带的就是处理本地UTF-16编码的字符数组和java字符串相互转换的。
        2）GetStringUTFChars 和 ReleaseStringUTFChars 最好成对调用，不管前者是不是拷贝的，都要养成释放的习惯，否则容易内存。
        3）调用GetStringUTFChars / GetStringChars时，若本地内存空间不够，会导致调用失败，返回NULL，并抛出一个OutOfMemoryError异常。JNI的异常和Java中的异常处理流程是不一样的，Java遇到异常如果没有捕获，程序会立即停止运行。而JNI遇到未决的异常不会改变程序的运行流程，也就是程序会继续往下走，这样后面针对这个字符串的所有操作都是非常危险的，因此需要安全类型检查，配合return语句跳过后面的代码，并立即结束当前方法。

3 相似接口对比

（1）GetStringUTFChars/GetStringChars 和 GetStringUTFRegion/GetStringRegion 区别：

（2）GetStringChars 和 GetStringCritical的区别：

注意：当使用GetStringCritical/ReleaseStringCritical这对函数时，函数间的代码会被当做临界区(critical region)， 在执行临界区代码时 GC会被禁用，故不要调用任何会阻塞当前线程（如 IO 之类的）或分配对象的函数，另外，也应尽量避免调用其他 JNI 方法，除带有Critical后缀的方法，包括GetStringCritical/ReleaseStringCritical，Get/ReleasePrimitiveArrayCritical。

4 接口使用

        以 UTF-8 相关接口的使用为例。

（1）java字符串 转为 本地char符数组

1）利用GetStringUTFChars

void string2Char(JNIEnv * env,jstring str){//1 定义一个const char数组const char* char_arr_const;//2 将java字符串转为UTF-8格式的const char数组char_arr_const = env->GetStringUTFChars(str, nullptr);//3 可选，若需要char数组，可通过强制类型转换，将const char数组转为char数组char* char_arr = const_cast<char *>(char_arr_const);//TODO:自己的处理逻辑//4 释放const char数组env->ReleaseStringUTFChars(str,char_arr_const);
}

2）利用GetStringUTFRegion

void string2Char1(JNIEnv * env,jstring str){//1 获取java字符串长度int length =  env->GetStringUTFLength(str);//2 在栈上分配buffer，不需要手动释放，函数结束自动释放char char_arr[length];//3 将java字符串 按照UTF-8的形式拷贝到buffer中env->GetStringUTFRegion(str,0,length,char_arr);//在自由存储区分配buffer空间。自由存储区不仅可以是堆，还可以是静态存储区char *p = new char[length];env->GetStringUTFRegion(str,0,length,p);//释放自由存储区空间，与new[]关键字成对使用delete[] p;//在堆分配buffer空间char *ptr = (char *)malloc(sizeof(char) * length);if(nullptr == ptr){return;}env->GetStringUTFRegion(str,0,length,ptr);//释放堆空间，与malloc函数成对使用free(ptr);//TODO:自己的处理逻辑
}

注意：本地buffer的空间分配，可通过直接定义、new关键字、malloc函数三种方式，区别如下：

上述 自由存储区 可能是堆，也可能是静态存储区，这取决于new关键字的实现细节。若有必要将buffer分配在堆上，对于JNI来说还是malloc比较好，因为空间不够时，可以返回空指针而不会报错，在jni中本地层代码执行不受jvm虚拟机的控制，因此有异常了并不会停止native函数的执行并把控制权交给异常处理程序。

（2）本地char符数组 转为 java字符串

jstring char2String(JNIEnv * env,const char *char_arr){return env->NewStringUTF(char_arr);
}

注意：NewStringUTF只会将char数组有效长度的部分转化为字符串，这里有一个技巧，尽量在本地将char/jchar数组转为jstring返回给java层，而不是，将jchar数组返给java层，在java层将jchar数组转为String，因为java层将jchar数组转String时，是将jchar数组的全部元素转化为String，而不是有效长度部分，无效长度部分会变成乱码！

5 总结

（1）用于字符串处理的JNI接口涉及到12个，主要分为两类：用于处理本地UTF-8字符数组和java字符串相互转换的，用于处理本地UTF-16字符数组和java字符串相互转换的，前者接口名字会带有UTF。
（2）GetStringUTFChars/GetStringChars 和 ReleaseStringUTFChars/ReleaseStringChars 要成对调用，释放资源。
（3）GetStringUTFRegion/GetStringRegion ，用于拷贝java字符串，无对应Release方法，但如果buffer不在栈上，需要手动释放buffer。
（4）GetStringCritical可提高直接获取源java字符串的概率，但会暂停GC，在Get/ReleaseStringCritical之间不要调用任何会阻塞当前线程（如 IO 之类的）或分配对象的函数，也最好尽量避免调用其他 JNI 方法，除带有Critical后缀的方法。

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