03-JNI 类型和数据结构

本章讨论 JNI 如何将 Java 类型映射为本地 C 类型。

3.1 原始类型

下表描述了 Java 原始类型及其与机器相关的本地等价类型。

03-JNI 类型和数据结构-LMLPHP

为方便起见，定义如下：

#define JNI_FALSE  0
#define JNI_TRUE   1

jsize 整数类型用于描述基数索引和大小：

typedef jint jsize;

3.2 引用类型

JNI 包括许多与Java 对象相对应的、不同类型的引用类型。JNI 引用类型按以下层次结构组织：

jobject
    jclass (java.lang.Class objects)
    jstring (java.lang.String objects)
    jarray (arrays)
        jobjectArray (object arrays)
        jbooleanArray (boolean arrays)
        jbyteArray (byte arrays)
        jcharArray (char arrays)
        jshortArray (short arrays)
        jintArray (int arrays)
        jlongArray (long arrays)
        jfloatArray (float arrays)
        jdoubleArray (double arrays)
    jthrowable (java.lang.Throwable objects)

在 C 语言中，所有其他 JNI 引用类型的定义都与 jobject 相同。例如：

typedef jobject jclass;

在 C++ 中，JNI 引入了一组假类来执行子类型关系。例如：

class _jobject {};
class _jclass : public _jobject {};
// ...
typedef _jobject *jobject;
typedef _jclass *jclass;

3.3 字段和方法 ID

方法和字段 ID 是常规的 C 指针类型：

struct _jfieldID;              /* opaque structure */
typedef struct _jfieldID *jfieldID;   /* field IDs */

struct _jmethodID;              /* opaque structure */
typedef struct _jmethodID *jmethodID; /* method IDs */

3.4 值类型

jvalue 联合类型在参数数组中用作元素类型。其声明如下：

typedef union jvalue {
    jboolean z;
    jbyte    b;
    jchar    c;
    jshort   s;
    jint     i;
    jlong    j;
    jfloat   f;
    jdouble  d;
    jobject  l;
} jvalue;

3.5 类型签名

JNI 使用 Java VM 的类型签名表示法。下表列出了这些类型签名：

03-JNI 类型和数据结构-LMLPHP

例如，Java 方法：

long f (int n, String s, int[] arr);

的类型特征，如下：

(ILjava/lang/String;[I)J

3.6 修改后的 UTF-8 字符串

JNI 使用修改后的 UTF-8 字符串来表示各种字符串类型。修改后的 UTF-8 字符串与 Java VM 使用的字符串相同。修改后的 UTF-8 字符串经过编码后，只包含非空 ASCII 字符的字符序列，可使用每个字符一个字节来表示，但所有 Unicode 字符均可表示。

\u0001 到 \u007F 范围内的所有字符都用一个字节表示，如下所示：

0xxxxxxx

字节中的七位数据给出了所代表字符的值。

空字符 ( '\u0000' ) 和范围在 '\u0080' 到 '\u07FF' 之间的字符由一对字节 x 和 y 表示：

x: 110xxxxx x: 110xxxxx
y: 10yyyyyy y: 10yyyyyy

字节表示值为 ((x & 0x1f ) << 6 ) + (y & 0x3f ) 的字符。

'\u0800' 至 '\uFFFF' 范围内的字符由 3 个字节 x、y 和 z 表示：

x: 1110xxxx x: 1110xxxx
y: 10yyyyyy y: 10yyyyyy
z: 10zzzzzz z: 10zzzzzz

值为 ((x & 0xf ) << 12 ) + ((y & 0x3f ) << 6 ) + (z & 0x3f ) 的字符用字节表示。

码位在 U+FFFF 以上的字符（即所谓的补充字符）通过对其 UTF-16 表示形式的两个代理码单元进行单独编码来表示。每个代理编码单元由三个字节表示。也就是说，补充字符由 u、v、w、x、y 和 z 六个字节表示：

u: 11101101 u: 11101101
v: 1010vvvv v: 1010vvvv
w: 10wwwwww w: 10wwwwww
x: 11101101 x: 11101101
y: 1011yyyy y: 1011yyyy
z: 10zzzzzz z: 10zzzzzz

数值为 0x10000+((v&0x0f)<<16)+((w&0x3f)<<10)+(y&0x0f)<<6)+(z&0x3f) 的字符由这六个字节表示。

多字节字符的字节在 class 文件中按大字节（高字节在前）顺序存储。

这种格式与标准 UTF-8 格式有两点不同。首先，空字符 (char)0 使用双字节格式编码，而不是单字节格式。这意味着修改后的 UTF-8 字符串永远不会嵌入空字符。其次，只使用标准 UTF-8 的一字节、二字节和三字节格式。Java 虚拟机不识别标准 UTF-8 的四字节格式，而是使用自己的两倍三字节格式。

有关标准 UTF-8 格式的更多信息，请参见《Unicode Encoding Forms of The Unicode Standard》4.0 版第 3.9 节。

Snasph