Android 使用没有静态变量的 JNI

Question

我使用 MediaMetadataRetriever.java 的源代码作为基础创建了我自己的 Android 版本的 MediaMetadataRetriever。我的版本使用 FFmpeg 来检索元数据。这种方法有效，但是它依赖于 C 代码中的静态变量来保留 JNI 调用之间的状态。这意味着我一次只能使用此类的一个实例，否则状态可能会损坏。这两个Java函数定义如下：

public class MediaMetadataRetriever
{
    static {
        System.loadLibrary("metadata_retriever_jni");
    }

    public MediaMetadataRetriever() {

    }

    public native void setDataSource(String path) throws IllegalArgumentException;
    public native String extractMetadata(String key);

}

对应的C(JNI)代码代码为：

const char *TAG = "Java_com_example_metadataexample_MediaMetadataRetriever";
static AVFormatContext *pFormatCtx = NULL;

JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_metadataexample_MediaMetadataRetriever_setDataSource(JNIEnv *env, jclass obj, jstring jpath) {

    if (pFormatCtx) {
        avformat_close_input(&pFormatCtx);
    }

    char duration[30] = "0";
    const char *uri;

    uri = (*env)->GetStringUTFChars(env, jpath, NULL);

    if (avformat_open_input(&pFormatCtx, uri, NULL, NULL) != 0) {
        __android_log_write(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "Metadata could not be retrieved");
        (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jpath, uri);
        jniThrowException(env, "java/lang/IllegalArgumentException", NULL);
        return;
    }

    if (avformat_find_stream_info(pFormatCtx, NULL) < 0) {
        __android_log_write(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "Metadata could not be retrieved");
        avformat_close_input(&pFormatCtx);
        (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jpath, uri);
        jniThrowException(env, "java/lang/IllegalArgumentException", NULL);
        return;
    }

    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jpath, uri);
}

JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_example_metadataexample_MediaMetadataRetriever_extractMetadata(JNIEnv *env, jclass obj, jstring jkey) {

    const char *key;
    jstring value = NULL;

    key = (*env)->GetStringUTFChars(env, jkey, NULL) ;

    if (!pFormatCtx) {
        goto fail;
    }

    if (key) {
        if (av_dict_get(pFormatCtx->metadata, key, NULL, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX)) {
            value = (*env)->NewStringUTF(env, av_dict_get(pFormatCtx->metadata, key, NULL, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX)->value);
        }
    }

    fail:
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jkey, key);

    return value;
}

概述我的问题的示例用法是：

MediaMetadataRetriever mmr = new MediaMetadataRetriever();
mmr.setDataSource("one.mp3");

MediaMetadataRetriever mmr2 = new MediaMetadataRetriever();
// This line resets the data source to two.mp3
mmr2.setDataSource("two.mp3");

// should retrieve the artist from one.mp3 but retrieves it from two.mp3 due to the static
// variable being reset in the previous statement       
String artist = mmr.extractMetadata(MediaMetadataRetriever.ARTIST);

谁能解释我将如何构造这段代码，以便我可以使用 MediaMetadataRetriever 的多个实例而不会相互干扰？我不想将代码切换到 C++，而且我相当确定我不需要修改 MediaMetadataRetriever.java，因为此代码是从 Android 框架中逐行获取的（它允许多个实例，请参见下面的示例）。看来我需要重新构造 C 代码，但我不确定如何在不使用静态变量的情况下跨 JNI 调用保留状态。提前致谢。

File file1 = new File(Environment.getExternalStorageDirectory(), "Music/one.mp3");
File file2 = new File(Environment.getExternalStorageDirectory(), "Music/two.mp3");

android.media.MediaMetadataRetriever mmr = new android.media.MediaMetadataRetriever();
mmr.setDataSource(file1.toString());

android.media.MediaMetadataRetriever mmr2 = new android.media.MediaMetadataRetriever();
mmr2.setDataSource(file2.toString());

// Returns the artist of one.mp3, not two.mp3, as expected. This is the expected behavior
// and confirms that multiple instances of MediaMetadataRetriever can be used simultaneously
mmr.extractMetadata(android.media.MediaMetadataRetriever.METADATA_KEY_ARTIST));

Answer 1

重构代码将非常简单。而不是使用pFormatCtx，您只需扩展JNI 调用的接口，这样您就可以传递您之前存储在pFormatCtx 中的指针。现在最大的问题是如何在 java 不知道这种数据类型的情况下传递指针？最直接的解决方案是使用整数（对于 32 位系统）或长整数（对于 64 位系统）来传递与 Java 环境之间的指针。不幸的是，当您在库的 64 位和 32 位版本之间切换时，您可能会陷入困境。

几个月前，当我试图解决这个问题时，我偶然发现了一篇Clebert Suconic 的文章。他指出了一种非常优雅的方式，可以通过 JNI 安全地传递指针，而无需“破解”类型转换。相反，他建议使用java.nio.ByteBuffer。

简而言之，概念是：他建议创建一个长度为零的新 ByteBuffer 对象：env->NewDirectByteBuffer(myPointer, 0);，并通过 JNI 来回传递生成的 jobject。

调用env->NewDirectByteBuffer(myPointer, 0); 创建一个指向您想要传递的位置的不可变字节缓冲区对象。缓冲区是不可变的这一事实是完美的，因为您不想修改内存位置，您只想存储位置本身。您得到的是一个封装您的指针的对象，您可以将指针大小问题留给 JVM。

编辑：出于完整性考虑：稍后可以调用env->GetDirectBufferAddress(myPointer); 检索指针。

Answer 2

添加一个长字段（或 int，如果你知道你只会在 32 位系统上）来存储本机指针，并在对象被 GC 时将其丢弃在对象的终结器中。然后，您可以从 JNI 将“打开”资源时获得的指针保存到该字段。

来自 JNI 手册：

访问 Java 字段的过程

要从本地方法获取和设置 Java 字段，您必须执行 以下：

从该字段的类、名称和类型中获取该字段的标识符 签名。例如，在 FieldAccess.c 中，我们有：

fid = (*env)->GetStaticFieldID(env, cls, "si", "I");

和：

fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "s", "Ljava/lang/String;");

使用其中一种 几个 JNI 函数来获取或设置由 字段标识符。将类传递给适当的静态字段 访问功能。将对象传递给适当的实例字段 访问功能。例如，在 FieldAccess.c 中，我们有：

si = (*env)->GetStaticIntField(env, cls, fid);

和：

jstr = (*env)->GetObjectField(env, obj, fid);

类似于调用 Java 方法，我们使用两步计算字段查找的成本 过程。字段 ID 唯一标识给定类中的字段。 与方法 ID 类似，字段 ID 在类从 它派生的被卸载。字段签名

字段签名按照相同的编码方案指定 方法签名。字段签名的一般形式是：

"field type"

字段签名是类型的编码符号 字段，用双引号 ("") 括起来。字段符号是 与方法签名中的参数符号相同。那是你 用“I”表示整数字段，用“F”表示浮点字段，用双精度表示 带有“D”的字段，带有“Z”的布尔字段，等等。

Java 对象（如字符串）的签名以 字母 L，后跟对象的完全限定类，以及 以分号 (;) 结束。因此，您形成了字段签名 一个字符串变量（FieldAccess.java 中的 c.s）如下：

"Ljava/lang/String;"

数组由前导方括号表示 ([) 后跟数组的类型。例如，您指定一个 整数数组如下：

"[I"

请参阅上一节中的表格，该表格总结了 Java 类型签名及其匹配的 Java 类型的编码。

您可以使用带有选项“-s”的 javap 来生成字段签名 从类文件。例如，运行：

> javap -s -p FieldAccess

这会为您提供包含以下内容的输出：

... 
static si I 
s Ljava/lang/String; 
...