第三章：JNI类型和数据结构

本章讨论了JNI如何将Java类型映射到本机C类型。

本章涵盖以下主题：

• 基本类型
• 引用类型
• 字段和方法ID
• 值类型
• 类型签名
• 修改后的UTF-8字符串

基本类型

以下表格描述了Java基本类型及其与机器相关的本机等效类型。

以下定义供参考。

#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;

引用类型

JNI包括一些引用类型，对应不同类型的Java对象。JNI引用类型组织如下层次结构：

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

在C中，所有其他JNI引用类型被定义为与jobject相同。例如：

typedef jobject jclass;

在C++中，JNI引入了一组虚拟类来强制子类型关系。例如：

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

字段和方法ID

方法和字段ID是常规的C指针类型：

struct _jfieldID;              /* 不透明结构 */
typedef struct _jfieldID *jfieldID;   /* 字段ID */

struct _jmethodID;              /* 不透明结构 */
typedef struct _jmethodID *jmethodID; /* 方法ID */

值类型

jvalue联合类型用作参数数组中的元素类型。它声明如下：

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

类型签名

JNI使用Java虚拟机的类型签名表示。以下表格显示了这些类型签名。

例如，Java方法：

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

具有以下类型签名：

(ILjava/lang/String;[I)J

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虚拟机使用的相同。修改后的UTF-8字符串被编码，以便仅包含仅包含非空ASCII字符的字符序列可以使用每个字符仅一个字节表示，但所有Unicode字符都可以表示。

范围在\u0001到\u007F之间的所有字符由单个字节表示，如下：

• 0xxxxxxx

字节中的七位数据给出了所表示字符的值。

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
• y: 10yyyyyy

字节表示具有值((x & 0x1f) << 6) + (y & 0x3f)的字符。

范围在'\u0800'到'\uFFFF'之间的字符由3个字节x、y和z表示：

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

具有值((x & 0xf) << 12) + ((y & 0x3f) << 6) + (z & 0x3f)的字符由这些字节表示。

代码点在U+FFFF以上的字符（所谓的补充字符）通过分别编码其UTF-16表示的两个代理代码单元来表示。每个代理代码单元由三个字节表示。这意味着，补充字符由六个字节u、v、w、x、y和z表示：

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

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

多字节字符的字节以大端（高字节在前）顺序存储在class文件中。

此格式与标准UTF-8格式之间存在两个差异。首先，空字符(char)0使用两字节格式而不是一个字节格式进行编码。这意味着修改后的UTF-8字符串永远不会有嵌入的空字符。其次，仅使用标准UTF-8的一个字节、两字节和三字节格式。Java虚拟机不识别标准UTF-8的四字节格式；它使用自己的两次三字节格式代替。

有关标准UTF-8格式的更多信息，请参阅The Unicode Standard, Version 4.0的3.9 Unicode编码形式部分。