使用 JNI 将函数指针从 C++ 行为返回到 Java 对象

Question

这超出了我的想象，所以我们开始吧。

我在 C++ 中使用接口 Java 对象设置函数指针，该对象在 Java 端看起来像这样：

    Info_t info_t = new Info_t();
    info_t.setCallbackTest(new CallbackTest() {
        @Override
        public void onCallback(int num) {
            System.out.println("callback: " + num);
        }
    });

其中CallbackTest() 是只有一种方法的接口：

public interface CallbackTest {
    void onCallback(int num);
}

而setCallbackTest()指的是Java原生方法，它反映在C++端是这样的：

JNIEnv *gbl_env;
jmethodID gbl_method;
jobject gbl_callback;

void WrapperFunction(int a) {
    gbl_env->ExceptionClear();
    gbl_env->CallVoidMethod(gbl_callback, gbl_method, a);
    if(gbl_env->ExceptionOccurred()) {
        gbl_env->ExceptionClear();
    }
    return;
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_apiJNI_Info_1t_1callbackTest_1set(JNIEnv *jenv, jclass jcls, jlong jarg1, jobject jarg1_, jobject jarg2) {
    Info *arg1 = (Info *) 0;

    (void) jenv;
    (void) jcls;
    (void) jarg1_;
    arg1 = *(Info **)&jarg1;
    {
        jclass clazz;
        jmethodID mid;

        clazz = jenv->GetObjectClass(jarg2);
        mid = jenv->GetMethodID(clazz, "onCallback", "(I)V");
        if(mid == 0) {
            std::cout << "could not get method id" << std::endl;
            return;
        }
        gbl_env = jenv;
        gbl_method = mid;
        gbl_callback = jarg2;
    }
    // here I am setting function pointer to the helper method which invokes the java code
    if(arg1) (arg1)->completionCB = WrapperFunction;
}

所有这些都是基于Implement callback function in JNI using Interface写的

我尝试在 C++ 端调用 Java 中定义的 onCallback() 方法，它可以工作（就像上面的链接中一样），但现在我试图在 C++ 下的 struct 上设置值

typedef void (*callbackFunction)(int);
typedef struct Info
{
    callbackFunction    completionCB;
    void                *caller;
} Info_t;

所以稍后在某个时候，我想将callbackFunction completionCB 作为一个对象返回给 Java，并可能用它做各种事情。

我的问题是如何将函数指针行为从 C++ 返回/映射回 Java 对象？基本上，我想做同样的事情，但顺序相反。我现在可以将 Java 接口映射到函数指针上，我想将函数指针行为映射到 Java 对象上。

编辑：到目前为止，我已经想出了这样的吸气剂，但我不确定如何继续

JNIEXPORT jobject JNICALL Java_apiJNI_Info_1t_1callbackTest_1get(JNIEnv *jenv, jclass jcls, jlong jarg1, jobject jarg1_) {
    jobject jresult = 0;
    Info *arg1 = (Info *) 0;
    callbackFunction result;

    (void)jenv;
    (void)jcls;
    (void)jarg1_;
    arg1 = *(Info **)&jarg1;
    result = ((arg1)->completionCB);

    {
        jclass clazz = jenv->FindClass("com/CallbackTest");
        ???
    }
    ???
    return ;
}

Answer 1

您不能缓存 JNIEnv 值。

根据 JNI 规范的Chapter 5: The Invocation API（粗体字）：

附加到虚拟机

JNI接口指针（JNIEnv）只在当前有效 线程。如果另一个线程需要访问 Java VM，它必须 首先调用 AttachCurrentThread() 将自己附加到 VM 和 获取一个 JNI 接口指针。连接到 VM 后，本机 线程的工作方式就像在本机内部运行的普通 Java 线程 方法。本机线程一直连接到 VM，直到它调用 DetachCurrentThread() 分离自身。

对于方法id和你的回调对象，你需要创建一个全局引用：

    gbl_method = jenv->NewGlobalReference( mid );
    gbl_callback = jenv->NewGlobalReverend( jarg2 );

不过，这确实会产生一个严重的问题 - gbl_callback 中保存的对象引用将导致 Java 对象永远不会被垃圾回收。

要返回 C++ 回调函数，您首先需要将函数指针转换为有效的 Java 类型。严格遵守 C 标准（JNI 是真正的 C 而不是 C++，所以当你在 C++ 中混用时来回传递对象有点模糊）意味着你不能将函数指针视为一系列字节之外的任何东西，这意味着您需要将函数指针转换为 Java 字节数组并将其返回给 Java。然后，当您想在本机代码中使用它时，将该 Java 字节数组转换回函数指针。这是很多代码，而在 JNI 中，您编写的代码越多，您就越有可能破坏某些东西 - JNI 脆弱。

但是在 Windows 和 POSIX 上，函数指针都适合 jlong，而 jlong 可以准确地表示函数指针的值，所以这是一个有效的 hack（在 POSIX 下它可能甚至不是一个 hack ，但我不会尝试找到允许这种转换的实际 POSIX 函数指针规范）。

最简单的方法是在您的 Java 对象中创建一个long 字段，然后返回将函数指针转换为jlong：

JNIEXPORT jlong JNICALL Java_apiJNI_Info_1t_1callbackTest_1set(
    JNIEnv *jenv, jclass jcls, jlong jarg1, jobject jarg1_, jobject jarg2)
{
    ...

    return( ( jlong ) WrapperFunction );
}

这将被称为：

// Info_t has a long field called callback
Info_t info_t = new Info_t();
info_t.callback = info_t.setCallbackTest(new CallbackTest() {
    @Override
    public void onCallback(int num) {
        System.out.println("callback: " + num);
    }
});

根据我的经验，JNI 调用越少越好。因此，如果您可以通过参数传递值或从函数调用中返回值，这比尝试使用 JNI 调用获取/设置对象字段值更简单、更安全、更可靠。

但是你需要将回调值作为另一个参数传递：

// function pointer, returns void, takes int arg
typedef void (*funcPtr)( int );

JNIEXPORT jobject JNICALL Java_apiJNI_Info_1t_1callbackTest_1get(
JNIEnv *jenv, jclass jcls, jlong callback, jlong jarg1, jobject jarg1_)
{
    funcPtr f = ( funcPtr ) callback;

    f( 4 );

    ...
}