Android之JNI入门

最新推荐文章于 2024-11-09 16:47:04 发布

原创最新推荐文章于 2024-11-09 16:47:04 发布 · 445 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

Android 专栏收录该内容

4 篇文章

订阅专栏

本文详细介绍Android平台上使用JNI技术实现C/C++与Java交互的方法。包括如何加载.so库、定义和注册本地方法、实现跨语言数据共享等核心内容。

注：以下是根据网上资料搜集整理所得，只为个人笔记

安装NDK，下载NDK软件包，http://dl.google.com/android/ndk/android-ndk-r4b-linux-x86.zip，解压即可

配置NDK所在目录的环境变量

$sudo gedit /etc/profile

添加内容如下(路径根据自个设置)：

ANDROID_NDK=/home/jerome/AndroidSW/android-ndk-r4b
export PATH=$ANDROID_NDK:$PATH

使设置的环境变量生效

$source /etc/profile

所需了解的知识点，来自 http://www.cnblogs.com/hoys/archive/2010/10/28/1863612.html

1.如何载入.so库文件

由于Android的应用层的类都是以Java写的，这些Java类编译为Dex型式的Bytecode之后，必须靠Dalvik虚拟机(VM: Virtual Machine)来执行。VM在Android平台里，扮演很重要的角色。

此外，在执行Java类的过程中，如果Java类需要与C组件通信时，VM就会去载入C组件，然后让Java的函数顺利地调用到C组件的函数。此时，VM扮演着桥梁的角色，让Java与C组件能通过标准的JNI介面而相互通信。

应用层的Java类是在虚拟机上执行的，而C组件不是在VM上执行，那么Java又怎么让VM去载入所指定的C组件呢? 如下，

System.loadLibrary(*.so);

例如，Android框架里所提供的MediaPlayer.java类：

	public class MediaPlayer{   
		static {
			System.loadLibrary("media_jni");
		}
	}

这要求VM去载入Android的/system/lib/libmedia_jni.so库。载入*.so之后，Java类与*.so库就汇合起来，一起执行了。

2.如何撰写*.so的入口函数

JNI_OnLoad()与JNI_OnUnload()函数的用途

当Android的VM执行到System.loadLibrary()函数时，首先会去执行C组件里的JNI_OnLoad()函数。它的用途有二：

(1)告诉VM此C组件使用哪一个JNI版本。如果你的*.so库没有提供JNI_OnLoad()函数，VM会默认该*.so库是使用最老的JNI 1.1版本。由于新版的JNI做了许多扩充，如果需要使用JNI的新版功能，例如JNI 1.4的java.nio.ByteBuffer,就必须由JNI_OnLoad()函数来告知VM。

(2)由于VM执行到System.loadLibrary()函数时，就会立即先呼叫JNI_OnLoad()，所以C组件的开发者可以用JNI_OnLoad()来进行C组件内的初始化。

例如，在Android的/system/lib/libmedia_jni.so库里，就提供了JNI_OnLoad()函数：

此函数返回JNI_VERSION_1_4值给VM，于是VM知道了其所使用的JNI版本了。此外，将此组件提供的各个本地函数(Native Function)注册到VM里，以便能加快后续调用本地函数的效率。

JNI_OnUnload()函数是与JNI_OnLoad()相对应的。在载入C组件时会立即调用JNI_OnLoad()来进行组件内的初始化；而当VM释放该C组件时，则会调用JNI_OnUnload()函数来进行善后清除动作。当VM调用JNI_OnLoad()或JNI_Unload()函数时，都会将VM的指针传递给它们，其参数如下：

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {}

jint JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved){}

由于VM通常是多线程(Multi-threading)的执行环境。每一个线程在调用JNI_OnLoad()时，GetEnv()函数返回的JNI环境对每个线程来说是不同的。基于这个理由，当在呼叫C组件的函数时，都会将JNIEnv值传递给它。如此，在register_android_media_MediaPlayer()函数就能由该值而区别不同的线程。

例如，在register_android_media_MediaPlayer()函数里：

if ((*env)->MonitorEnter(env, obj) != JNI_OK) {

}

和

if ((*env)->MonitorExit(env, obj) != JNI_OK) {

}

使用 Enter 获取作为参数传递的对象上的Monitor。如果其他线程已对该对象执行了Enter，但尚未执行对应的Exit，则当前线程将阻止，直到对方线程释放该对象。同一线程在不阻止的情况下多次调用 Enter是合法的；但在该对象上等待的其他线程取消阻止之前必须调用相同数目的Exit。

3.registerNativeMethods()函数的用途

应用层级的Java类通过VM而调用到本地函数。一般是依赖VM去寻找*.so里的本地函数。如果需要连续调用很多次，每次都需要寻找一遍，会多花许多时间。此时，组件开发者可以自行将本地函数向VM进行注册。例如，在Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里的代码段如下：

registerNativeMethods()函数的用途有二：

(1)更有效率去找到函数。

(2)可在执行期间进行转换。由于gMethods[]是一个<名称，函数指针>对照表，在程序执行时，可多次调用registerNativeMethods()函数来更换本地函数的指针，而达到弹性转换本地函数的目的。

4.Andoird 中使用了一种不同传统Java JNI的方式来定义其native的函数。其中很重要的区别是Andorid使用了一种Java 和 C 函数的映射表数组，并在其中描述了函数的参数和返回值。这个数组的类型是JNINativeMethod，定义如下：

typedef struct {

const char* name;            /*Java中函数的名字*/         

const char* signature;      /*描述了函数的参数和返回值*/

void* fnPtr;               /*函数指针，指向C函数*/

} JNINativeMethod;

其中比较难以理解的是第二个参数，例如

"()V"

"(II)V"

"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"

实际上这些字符是与函数的参数类型一一对应的。

"()" 中的字符表示参数，后面的则代表返回值。例如"()V" 就表示void Func();

"(II)V" 表示 void Func(int, int);

具体的每一个字符的对应关系如下

字符 Java类型 C类型

V void void

Z jboolean boolean

I jint int

J jlong long

D jdouble double

F jfloat float

B jbyte byte

C jchar char

S jshort short

数组则以"["开始，用两个字符表示

[I jintArray int[]

[F jfloatArray float[]

[B jbyteArray byte[]

[C jcharArray char[]

[S jshortArray short[]

[D jdoubleArray double[]

[J jlongArray long[]

[Z jbooleanArray boolean[]

上面的都是基本类型。如果Java函数的参数是class，则以"L"开头，以";"结尾，中间是用"/" 隔开的包及类名。而其对应的C函数名的参数则为jobject. 一个例外是String类，其对应的类为jstring

Ljava/lang/String; String jstring

Ljava/net/Socket; Socket jobject

如果JAVA函数位于一个嵌入类，则用$作为类名间的分隔符。

例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"

以下来个例子，实现在cpp和Java函数的互调，变量的共享。

在工程所在目录建立一文件夹，名称为jni
在jni目录下创建Android.mk及所需要的c/c++源文件
--------------------------------------
Android.mk内容如下：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE    := my_JNI		＃生成模块的名称为my_JNI
LOCAL_SRC_FILES := my_JNI.cpp		#编译所需的源代码文件		

LOCAL_LDLIBS += -L$(SYSROOT)/usr/lib -llog

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)		＃编译生成动态的库文件lib即$(LOCAL_MODULE).so

---------------------------------------

下面来看下my_JNI.cpp，有两种写法，我比较习惯第一种。

第一种写法，

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include "jni.h"
#include "DebugLog.h"

#ifndef NELEM
# define NELEM(x) ((int) (sizeof(x) / sizeof((x)[0])))
#endif

#define LOG_TAG "My JNI"

static const char *className = "com/jerome/justdoit/JniActivity";

jfieldID mJniShareParam; //关联Java 类中的变量
jmethodID add_num;
jint g_num = 10;

jstring string2Java(JNIEnv* env, jobject thiz){
jclass clazz = NULL;
char szNum[10] = {0};

clazz = env->FindClass(className);

if (clazz != NULL) {
mJniShareParam = env->GetFieldID(clazz, "mJniShareParam", "I");
env->SetIntField(thiz, mJniShareParam, g_num);
}

sprintf(szNum, "%d", g_num);
return env->NewStringUTF(szNum);
}

void update_num(JNIEnv* env, jobject thiz){
jclass clazz = NULL;

clazz = env->FindClass(className);

//调用Java中的方法，更新数据
if(className != NULL){
jmethodID method_id = NULL;
method_id = env->GetMethodID(clazz,"addNum","()V");

if(method_id == NULL){
LOGE(LOG_TAG, "GetMethodID: NULL \n");
}

env->CallVoidMethod(thiz, method_id);
g_num = env->GetIntField(thiz, mJniShareParam);
LOGI_P(LOG_TAG, "jni g_num = %d \n", g_num);
}else{
LOGE_P(LOG_TAG, "%s,line %d %s, FindClass: NULL \n", __FILE__, __LINE__, __func__);
}
}

static JNINativeMethod gMethods[] = {
{"stringFromJNI", "()Ljava/lang/String;",(void *)string2Java},
{"update_num", "()V",(void *)update_num},
};

static int register_my_jni_function(JNIEnv *env){
jclass clazz = NULL;

clazz = env->FindClass(className);

if (clazz == NULL) {
LOGE_P(LOG_TAG, "Native registration unable to find class: %s \n", className);
return -1;
}

return env->RegisterNatives(clazz, gMethods, NELEM(gMethods));
}

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;

//C language used is different with C++
if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
LOGE(LOG_TAG, "ERROR: GetEnv failed\n");
goto bail;
}

assert(env != NULL);

if (register_my_jni_function(env) < 0) {
LOGE(LOG_TAG, "ERROR: my_jni native registration failed\n");
goto bail;
}

result = JNI_VERSION_1_4;

bail:
return result;
}

第二种写法采用的函数名为：包名+类名+函数名，此种方法无需注册映射函数

#include<string.h>
#include <jni.h>

jstring Java_com_jerome_justdoit_JniActivity_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz){
return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from My-JNI !");
}

在刚才那个网址里面的作者说的要完成生成对应.h的过程，经我操作并不需要。

只要在工程根目录下执行NDK-build就可以生成对应的so库文件。

Java层的代码如下：

package com.jerome.justdoit;

import android.app.Activity;
import android.view.View;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Button;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;

public class JniActivity extends Activity {

private static final String TAG = "JniActivity";

private int mJniShareParam = 0;
private TextView mTextCount;
private Button mAddBtn;

static {
System.loadLibrary("my_JNI");
}

public native String stringFromJNI();
public native void update_num();

@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.jni_activity);
mTextCount = (TextView) findViewById(R.id.text_count);
mTextCount.setText(stringFromJNI());

mAddBtn = (Button) findViewById(R.id.jni_add_btn);
mAddBtn.setOnClickListener(AddBtnListener);
}

private void addNum(){
  mJniShareParam++;
}

private View.OnClickListener AddBtnListener = new View.OnClickListener() {

@Override
public void onClick(View v) {
update_num(); //调用JNI函数
Log.w(TAG, "ShareParam = " + mJniShareParam);
mTextCount.setText(Integer.toString(mJniShareParam));
}
};
}