Binder的JNI调用

本文探讨了Binder通信中JNI的注册过程以及Zygote的启动流程,旨在阐述Java和native层之间的相互调用机制。主要内容包括JANI的注册步骤,以及Zygote启动时如何进入app_main.cpp的main方法,同时提到了AppRuntime类在这一过程中的作用。

JANI的注册

Zygote的启动流程

目的就是实现Java和native层的可以相互调用

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
    class main
    socket zygote stream 660 root system
    onrestart write /sys/android_power/request_state wake
    onrestart write /sys/power/state on
    onrestart restart media
    onrestart restart netd
    writepid /dev/cpuset/foreground/tasks
上面会直接启动app_main.cpp的main方法:
int main(int argc, char* const argv[])
{
if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
            zygote = true;
            niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
 }
 if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
            zygote = true;
            niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
}
if (zygote) {
        runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
    }
}

上面的runtime 对象实际上就是

AppRuntime runtime(argv[0], computeArgBlockSize(argc, argv));

class AppRuntime : public AndroidRuntime 表示AppRuntime 继承自AndroidRuntime 。

void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
{
 if (startReg(env) < 0) {
        ALOGE("Unable to register all android natives\n");
        return;
    }
}

注册JNI方法:

/*
 * Register android native functions with the VM.
 */
/*static*/ int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv* env)
{ 
    if (register_jni_procs(gRegJNI, NELEM(gRegJNI), env) < 0) {
        env->PopLocalFrame(NULL);
        return -1;
    }
}
static int register_jni_procs(const RegJNIRec array[], size_t count, JNIEnv* env)
{
    for (size_t i = 0; i < count; i++) {
        if (array[i].mProc(env) < 0) {
#ifndef NDEBUG
            ALOGD("----------!!! %s failed to load\n", array[i].mName);
#endif
            return -1;
        }
    }
    return 0;
}

static const RegJNIRec gRegJNI[] = {
REG_JNI(register_android_os_Binder),
}
static const JNINativeMethod gBinderMethods[] = {
    { "getCallingPid", "()I", (void*)android_os_Binder_getCallingPid },
    { "getCallingUid", "()I", (void*)android_os_Binder_getCallingUid },
    { "init", "()V", (void*)android_os_Binder_init },
}
<think>我们被问到:HIDL是否支持不通过JNI进行调用?也就是说,是否可以在不使用JNI的情况下从Java层调用HIDL接口? 回顾一下HIDL的架构,HIDL接口通常定义在HAL层,而应用框架(Java)需要通过某种方式调用这些接口。在Android系统中,Java层与底层C++代码交互的传统方式是使用JNI(Java Native Interface)。然而,在HIDL的设计中,提供了一种机制,使得Java框架可以直接通过Binder IPC调用HIDL接口,而不需要显式编写JNI代码。这种机制是通过HIDL的Java绑定实现的。 具体来说,HIDL提供了两种模式: 1. **直通模式(Passthrough Mode)**:在这种模式下,HIDL接口在同一个进程中运行,可以直接调用。但是,这种模式主要用于过渡和测试,并不稳定,且不推荐用于生产环境。 2. **绑定模式(Binderized Mode)**:在这种模式下,HIDL接口运行在独立的进程中(如硬件进程),通过Binder IPC进行通信。这是Treble项目推荐的方式,提供了更好的稳定性和隔离性。 对于Java框架层调用HIDL接口,Android系统提供了自动生成的Java类,这些类封装了与底层HIDL服务通信的细节。因此,在Java层,我们可以像调用普通Java接口一样调用这些自动生成的类,而无需关心底层的JNI实现。但是,请注意,这些自动生成的Java类内部实际上使用JNI来与HIDL的C++层进行通信,只是这个JNI层是由HIDL工具自动生成的,开发者不需要手动编写。 因此,严格来说,HIDL的Java绑定仍然使用JNI,但是作为开发者,我们不需要自己编写JNI代码,而是通过使用HIDL工具自动生成的Java类来调用HIDL接口。这样,从应用开发者的角度来看,可以认为是不需要直接使用JNI。 总结:HIDL支持在Java层通过自动生成的Java绑定类进行调用,开发者无需手动编写JNI代码。但是,底层通信仍然依赖于JNI(由系统自动生成和管理)。 下面我们通过一个简单的例子来说明: 假设我们有一个HIDL接口`IExample`,定义在`android.hardware.example@1.0`包中。在Java层,我们可以这样使用: ```java import android.hardware.example.V1_0.IExample; // 获取服务 IExample service = IExample.getService(); // 调用接口方法 service.someMethod(...); ``` 在这个例子中,我们直接使用了`IExample`接口,这个接口是由HIDL编译器自动生成的Java类。它内部已经封装了与底层HIDL服务通信的细节,包括JNI调用。因此,开发者不需要编写任何JNI代码。 但是,如果我们的HIDL接口是在一个自定义的HAL服务中实现的,并且这个服务还没有被系统自动加载,我们可能需要先启动该服务。此外,我们还需要确保在设备上存在相应的HAL实现,并且已经注册到hwservicemanager。 因此,回答用户的问题:HIDL支持在Java层不通过手动编写JNI代码进行调用,而是通过使用自动生成的Java绑定类。但是,底层仍然使用JNI(自动生成的),不过对开发者透明。 注意:在某些情况下,如果我们需要在native层(C++)直接调用HIDL接口,那么就不需要JNI,因为HIDL的C++绑定可以直接使用。 引用说明: - 用户提供的引用[1]和[2]介绍了JNI的基本概念和用法,但并没有直接说明HIDL是否可以绕过JNI。 - 引用[3]和[4]提到了在Android中使用HIDL和JNI的实例,但同样没有直接回答这个问题。 因此,我们基于HIDL的工作原理给出上述回答。 最后,生成相关问题: §§相关问题§§ 1. HIDL的直通模式和绑定模式有什么区别? 2. 如何在Java层使用HIDL接口? 3. HIDL的Java绑定是如何实现的? 4. 在Android系统中,HIDL服务是如何注册和发现的? 5. 如何确保HIDL接口的稳定性?</think>### HIDL 是否支持不通过 JNI 进行调用? 是的,**HIDL 支持不通过 JNI 进行调用**。HIDL 的核心设计目标之一是实现框架层(Java)与硬件层(C++)的解耦,它提供了两种主要的调用路径: --- ### 1. **直接通过 Binder IPC 调用(推荐方式)** 这是 Android Treble 架构的**标准调用模式**,无需经过 JNI 层: ``` +----------------------------+ +----------------------------+ | Java Framework | | HAL Service | | (e.g. CameraService.java) | | (C++ HIDL Implementation) | +------------+---------------+ +------------+--------------+ | ↑ | Binder IPC (HIDL Interface) | +-------------------------------------+ ``` - **实现原理**: - HIDL 工具链会自动生成 Java 代理类(Proxy)和 C++ 桩代码(Stub) - Java 层通过 `getService()` 获取远程服务代理 - 调用通过 Binder IPC 直接传递到 HAL 服务进程 - **优点**: - 完全绕过 JNI,减少调用层级 - 进程隔离提升稳定性(HAL 崩溃不影响框架) - 符合 Treble 架构设计规范[^2] 示例代码(Java 直接调用 HIDL): ```java // 在 Java 框架层直接调用 import android.hardware.camera.V2_0.ICamera; ICamera cameraService = ICamera.getService(); // 获取远程服务 CameraMetadata metadata = cameraService.getCameraCharacteristics("0"); // 直接调用 ``` --- ### 2. **直通模式(Passthrough Mode - 过渡方案)** 适用于旧版 HAL 迁移,但**仍需经过 JNI**: ``` +----------------------------+ +------------------------+ | Java Framework | | HAL Implementation | | (e.g. CameraService.java) | | (C++ Legacy) | +------------+---------------+ +------------+-----------+ | ↑ | JNI (自动生成的胶水代码) | +---------------------+---------------+ | +---------+---------+ | HIDL Adapter | | (自动封装旧版HAL) | +-------------------+ ``` - **实现原理**: - HIDL 工具生成适配层代码(Adapter),封装旧版 HAL - Java 层通过 JNI 调用适配层(由 `hidl-gen` 自动生成) - **缺点**: - 仍需 JNI 桥接 - 不符合 Treble 完全解耦的设计目标 - Android 10 后逐渐废弃[^3] --- ### 关键结论 1. **新开发场景**:应使用 **Binder IPC 模式**(无 JNI) - 通过 `getService()` 获取远程服务代理 - 调用直接通过 Binder 传递到 HAL 进程 2. **旧 HAL 迁移**:直通模式需 JNI(过渡方案) 3. **性能对比**: | 调用方式 | 是否需要 JNI | 进程隔离 | 推荐场景 | |-------------------|-------------|---------|------------------| | Binder IPC | ❌ 不需要 | ✅ 是 | 新开发/符合 Treble | | Passthrough Mode | ✅ 需要 | ❌ 否 | 旧 HAL 迁移 | --- ### 技术原理说明 HIDL 的 Binder IPC 调用流程: ```mermaid graph LR A[Java Framework] --> B(HIDL Java Proxy) B --> C[Binder Driver] C --> D[HIDL C++ Stub] D --> E[HAL Implementation] ``` 1. **自动代码生成**:`.hal` 文件通过 `hidl-gen` 生成: - Java Proxy:供框架层调用 - C++ Stub:在 HAL 进程接收请求 2. **服务注册**:HAL 启动时向 `hwservicemanager` 注册服务 3. **跨进程通信**:Proxy 和 Stub 通过 `/dev/binder` 或 `/dev/hwbinder` 通信 > 此设计使 Java 框架层无需感知 JNI 即可调用 HAL[^1][^4]。 ---
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