理解Android中的JNI

原文链接：http://blog.youkuaiyun.com/dawanganban/article/details/42399953

一、什么是JNI

JNI是Java Native Interface的缩写（Java本地调用），Java程序中的函数可以调用Native语言写的函数（一般指的是C/C++编写的函数），Native语言写的函数可以调用Java层的函数。

二、为什么要有JNI

Java语言的跨平台是因为在不同平台上可以运行Java虚拟机，而虚拟机是跑在具体平台上的，而本质上Java是通过JNI技术实现的跨平台，很多基层的模块在Java语言诞生之前已经有了比较优秀的实现，为了避免重复造轮子所以我们要使用JNI技术来使用已有的模块。

三、Mac OS上的环境搭建

在这里说明一下Max OS上的所需环境搭建，Windows和Linux的请搜索相关资料。

1、安装JDK(此处省略）。

2、安装ADT(Android Develop Tools),包括SDK和ADT插件,下载地址：http://pan.baidu.com/s/1o6OBIHG

3、安装Xcode可以去苹果商店下载安装（免费）。

4、安装Apache ANT(下载地址：http://ant.apache.org/bindownload.cgi）详细安装过程可以参考：http://blog.youkuaiyun.com/song_hui_xiang/article/details/14315529

5、安装GNU Make(默认已经安装，所以不用安装）可以使用 make -version命令验证是否安装。

6、安装NDK(下载地址：http://pan.baidu.com/s/1i3l5L8T），解压后在用户根目录下新建文件.bash_profile然后添加如下两行（配置环境变量，可以暂时不配置）。

[plain] view plain copy print ?

1. export ANDROID_NDK_HOME=/Users/lixiaoqiang/Documents/install_tools/ndk/android-ndk-r10c  
2. export PATH=${PATH}:${ANDROID_NDK_HOME}  

注意：后面的地址是你解压后的目录

关于上面部分开发工具简要介绍：

1、Apache Ant,是一个将软件编译、测试、部署等步骤联系在一起加以自动化的一个工具，大多用于Java环境中的软件开发。

2、NDK是Android原生开发工具包，可以支持C/C++等原生编程语言开发Android应用，它提供头文件、库和交叉编译工具链。

四、第一个示例程序

转载请说明出处：http://blog.youkuaiyun.com/dawanganban

1、为eclipse指定NDK路径

2、导入Android NDK中的示例代码（导入hello-jni工程），做过Android开发的朋友应该很熟悉，这里就不啰嗦了。

3、向项目中添加原生支持

项目——>右击——>Android Tools——>Add Native Support

该项目其实已经包含了一个原生项目，所以这一步可以跳过，我们直接Finish继续。

4、插上手机（模拟器太慢了，建议使用真机）运行项目。在C/C++界面视图我们可以看到如下信息

[plain] view plain copy print ?

1. **** Build of configuration Default for project HelloJni ****  
2.   
3. /Users/lixiaoqiang/Documents/install_tools/ndk/android-ndk-r10c/ndk-build all   
4. Android NDK: WARNING: APP_PLATFORM android-19 is larger than android:minSdkVersion 3 in ./AndroidManifest.xml      
5. [arm64-v8a] Gdbserver      : [aarch64-linux-android-4.9] libs/arm64-v8a/gdbserver  
6. [arm64-v8a] Gdbsetup       : libs/arm64-v8a/gdb.setup  
7. [x86_64] Gdbserver      : [x86_64-4.9] libs/x86_64/gdbserver  
8. [x86_64] Gdbsetup       : libs/x86_64/gdb.setup  
9. [mips64] Gdbserver      : [mips64el-linux-android-4.9] libs/mips64/gdbserver  
10. [mips64] Gdbsetup       : libs/mips64/gdb.setup  
11. [armeabi-v7a] Gdbserver      : [arm-linux-androideabi-4.6] libs/armeabi-v7a/gdbserver  
12. [armeabi-v7a] Gdbsetup       : libs/armeabi-v7a/gdb.setup  
13. [armeabi] Gdbserver      : [arm-linux-androideabi-4.6] libs/armeabi/gdbserver  
14. [armeabi] Gdbsetup       : libs/armeabi/gdb.setup  
15. [x86] Gdbserver      : [x86-4.6] libs/x86/gdbserver  
16. [x86] Gdbsetup       : libs/x86/gdb.setup  
17. [mips] Gdbserver      : [mipsel-linux-android-4.6] libs/mips/gdbserver  
18. [mips] Gdbsetup       : libs/mips/gdb.setup  
19. [arm64-v8a] Compile        : hello-jni <= hello-jni.c  
20. [arm64-v8a] SharedLibrary  : libhello-jni.so  
21. [arm64-v8a] Install        : libhello-jni.so => libs/arm64-v8a/libhello-jni.so  
22. [x86_64] Compile        : hello-jni <= hello-jni.c  
23. [x86_64] SharedLibrary  : libhello-jni.so  
24. [x86_64] Install        : libhello-jni.so => libs/x86_64/libhello-jni.so  
25. [mips64] Compile        : hello-jni <= hello-jni.c  
26. [mips64] SharedLibrary  : libhello-jni.so  
27. [mips64] Install        : libhello-jni.so => libs/mips64/libhello-jni.so  
28. [armeabi-v7a] Compile thumb  : hello-jni <= hello-jni.c  
29. [armeabi-v7a] SharedLibrary  : libhello-jni.so  
30. [armeabi-v7a] Install        : libhello-jni.so => libs/armeabi-v7a/libhello-jni.so  
31. [armeabi] Compile thumb  : hello-jni <= hello-jni.c  
32. [armeabi] SharedLibrary  : libhello-jni.so  
33. [armeabi] Install        : libhello-jni.so => libs/armeabi/libhello-jni.so  
34. [x86] Compile        : hello-jni <= hello-jni.c  
35. [x86] SharedLibrary  : libhello-jni.so  
36. [x86] Install        : libhello-jni.so => libs/x86/libhello-jni.so  
37. [mips] Compile        : hello-jni <= hello-jni.c  
38. [mips] SharedLibrary  : libhello-jni.so  
39. [mips] Install        : libhello-jni.so => libs/mips/libhello-jni.so  
40.   
41. **** Build Finished ****  

这个过程其实就是在构建原生组件并和Java应用程序打包的过程。此时在我们手机上就可以看到一行文字

五、项目结构及主要目录介绍

1、jni目录：包含原生组件的源代码及描述原生组件构建方法的Make文件（Android.mk），该目录作为NDK构建项目时的构建目录。

2、libs目录：包含指定目标平台的独立子目录，在打包时该目录被包含在apk文件中。

3、obj目录：这是一个中间目录，编译源码后产生的目标文件都保存在该目录下，我们最好不用访问该目录。

六、 实例工程解析

Android.mk的内容如下

[plain] view plain copy print ?

1. # Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project  
2. #  
3. # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");  
4. # you may not use this file except in compliance with the License.  
5. # You may obtain a copy of the License at  
6. #  
7. #      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0  
8. #  
9. # Unless required by applicable law or agreed to in writing, software  
10. # distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,  
11. # WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.  
12. # See the License for the specific language governing permissions and  
13. # limitations under the License.  
14. #  
15. LOCAL_PATH := $(call my-dir)  
16.   
17. include $(CLEAR_VARS)  
18.   
19. LOCAL_MODULE    := hello-jni  
20. LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c  
21.   
22. include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)  

有关Makefile的知识请参考我的另一篇博文：http://blog.youkuaiyun.com/dawanganban/article/details/38750151

第一行：Android.mk文档必须以LOCAL_PATH变量的定义开头，my-dir是一个系统的宏定义，来定义源文件的目录位置。

第二行：Android构建系统将CLEAR_VARS变量设置为clear-vars.mk片段的位置，更多片段的makefile文件请看ndk\build\core目录，如下：

作用是清除除了LOCAL_PATH以外的LOCAL_<name>变量，这样可以避免冲突。

第三行：每一个原生组件被称为一个模块，LOCAL_MODULE变量用来给这些模块设定一个唯一的名称。

第四行：LOCAL_SRC_FILES变量定义用来建立和组装这个模块的源文件列表，用空格隔开。

第五行：指明了build-shared-library.mk文件的保存位置，该片段包含了将源文件构建成共享库的必要过程。

下面我们来看看HelloJni.java

[java] view plain copy print ?

1. /* 
2.  * Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project 
3.  * 
4.  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); 
5.  * you may not use this file except in compliance with the License. 
6.  * You may obtain a copy of the License at 
7.  * 
8.  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 
9.  * 
10.  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software 
11.  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, 
12.  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. 
13.  * See the License for the specific language governing permissions and 
14.  * limitations under the License. 
15.  */  
16. package com.example.hellojni;  
17.   
18. import android.app.Activity;  
19. import android.widget.TextView;  
20. import android.os.Bundle;  
21.   
22.   
23. public class HelloJni extends Activity  
24. {  
25.     /** Called when the activity is first created. */  
26.     @Override  
27.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState)  
28.     {  
29.         super.onCreate(savedInstanceState);  
30.   
31.         /* Create a TextView and set its content. 
32.          * the text is retrieved by calling a native 
33.          * function. 
34.          */  
35.         TextView  tv = new TextView(this);  
36.         tv.setText( stringFromJNI() );  
37.         setContentView(tv);  
38.     }  
39.   
40.     /* A native method that is implemented by the 
41.      * 'hello-jni' native library, which is packaged 
42.      * with this application. 
43.      */  
44.     public native String  stringFromJNI();  
45.   
46.     /* This is another native method declaration that is *not* 
47.      * implemented by 'hello-jni'. This is simply to show that 
48.      * you can declare as many native methods in your Java code 
49.      * as you want, their implementation is searched in the 
50.      * currently loaded native libraries only the first time 
51.      * you call them. 
52.      * 
53.      * Trying to call this function will result in a 
54.      * java.lang.UnsatisfiedLinkError exception ! 
55.      */  
56.     public native String  unimplementedStringFromJNI();  
57.   
58.     /* this is used to load the 'hello-jni' library on application 
59.      * startup. The library has already been unpacked into 
60.      * /data/data/com.example.hellojni/lib/libhello-jni.so at 
61.      * installation time by the package manager. 
62.      */  
63.     static {  
64.         System.loadLibrary("hello-jni");  
65.     }  
66. }  

从上面可以看到调用了原生的stringFromJNI()方法，使用关键字native来通知Java编译器，这个是用另一种语言实现的，再通过加装共享库(static语句块）hello-jni来告诉虚拟机原生方法的具体实现。java.lang.System类提供了两个静态方法，load和loadLibrary用来运行时加载共享库。下面我们来看看具体的实现。

[cpp] view plain copy print ?

1. #include <string.h>  
2. #include <jni.h>  
3.   
4. /* This is a trivial JNI example where we use a native method 
5.  * to return a new VM String. See the corresponding Java source 
6.  * file located at: 
7.  * 
8.  *   apps/samples/hello-jni/project/src/com/example/hellojni/HelloJni.java 
9.  */  
10. jstring  
11. Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env,  
12.                                                   jobject thiz )  
13. {  
14. #if defined(__arm__)  
15.   #if defined(__ARM_ARCH_7A__)  
16.     #if defined(__ARM_NEON__)  
17.       #if defined(__ARM_PCS_VFP)  
18.         #define ABI "armeabi-v7a/NEON (hard-float)"  
19.       #else  
20.         #define ABI "armeabi-v7a/NEON"  
21.       #endif  
22.     #else  
23.       #if defined(__ARM_PCS_VFP)  
24.         #define ABI "armeabi-v7a (hard-float)"  
25.       #else  
26.         #define ABI "armeabi-v7a"  
27.       #endif  
28.     #endif  
29.   #else  
30.    #define ABI "armeabi"  
31.   #endif  
32. #elif defined(__i386__)  
33.    #define ABI "x86"  
34. #elif defined(__x86_64__)  
35.    #define ABI "x86_64"  
36. #elif defined(__mips64)  /* mips64el-* toolchain defines __mips__ too */  
37.    #define ABI "mips64"  
38. #elif defined(__mips__)  
39.    #define ABI "mips"  
40. #elif defined(__aarch64__)  
41.    #define ABI "arm64-v8a"  
42. #else  
43.    #define ABI "unknown"  
44. #endif  
45.   
46.     return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !  Compiled with ABI " ABI ".");  
47. }  

第一个参数JNIEnv是指向可用JNI函数表的接口指针，第二个参数jobject是HelloJni类实例的java对象。最后一句代码是用c字符串创建UTF-8的Java字符串。