ANDROID JNI之JAVA域与c域的互操作

本文讲述AndroidJava域与C域互操作：Java域调用c域的函数；c域访问Java域的属性和方法；c域生成的对象的保存与使用。重点讲解c域如何访问Java域。 虽然AndroidJNI实现中，c实现与c++实现是有所区别的，但行文中并未区分c还是c++。 0.    Android中的JNI Android的APP开发一般是用Java，用到的系统服务和操作系统相关的东西是用c写的。Java到c的访问，通过JNI(Java Native Interface)，一般情况下的考虑是Java -> c，也有c -> Java的情形，这在Android中经常使用。 1.    Java域调用c域的函数 通常JNI的使用： 1)   Java中某个类的方法声明前加上native修饰； 2)   在c中实现该方法，并把实现该方法的c文件编译进动态库； 3)   在java中使用该方法前，用System.loadLibrary()装载。 4)   在步骤2中的c文件中定义JNI_OnLoad，并在其中通过JNIEnv:: RegisterNatives()把Java里声明的Java native方法与c中定义的实现函数关联起来。 其中的实现细节不是本文描述的重点，如有疑问可参阅其它文章。 C域中的实现函数的Signature中返回值应该与java中声明的原型一致；参数列表对比java中声明的原型前面多了两个参数： JNIEnv *env 虚拟机运行的环境，通过它来使用JVM的各种方法。后面会经常用到； jobject this 调用该函数的对象。 （当然这里所说的类型一致也是指的要对应，Java与c里的类型不是完全一致，在各自领域分别有其类型的表述，比如Java里的int类型，在JNI的c中就对应的是jint，诸如此类。详细对照表，Google之） 这样Java中native方法只是有声明并无实现，具体实现在c中进行，而Java中的该方法当然可以在Java中有访问权限的地方用到。 2.    c域访问Java域 JNI一般的使用情形是Java -> c，也有c -> Java里的情形，在Android中还经常用到。 下面以Android中Camera的JNI实现讲解 android.hardware.Camera.java是Java类，其中包含了一些native方法；android_hardware_camera.cpp是JNI的cpp实现。 而图中， fields_t是android_hardware_camera.cpp定义的一个结构体类型； fields: fields_t是android_hardware_camera.cpp定义的一个fields_t型的变量； android.hardware.Camera,Surface, Camera.CameraInfo都是Java中定义的类。 下面章节分别讲解，cpp（android_hardware_camera.cpp）中如何访问Java中的属性和方法。 2.1.       c域访问Java域的属性 facing、orientation都是Camera.CameraInfo中的属性，类型是int型。 在注册native函数之前，c中就已经把Java域中的属性的jfieldID得到了。通过下列方法： jclass clazz =env->FindClass("android/hardware/Camera$CameraInfo"); jfieldID field =env->GetFieldID(clazz, "facing", "I"); 复制代码 如果执行成功，把field保存到上面图中的fileds变量的facing: jfieldID中。 而用到时，看如何使用： Java中调用android.hardware.Camera::getCameraInfo()会调到cpp中的android_hardware_Camera_getCameraInfo (JNIEnv *env, jobject thiz,jint cameraId, jobject info_obj) 参数中info_obj是Java中传进来的CameraInfo的对象。 Cpp函数实现中， static voidandroid_hardware_Camera_getCameraInfo(JNIEnv *env, jobject thiz,     jint cameraId, jobject info_obj) {     CameraInfo cameraInfo;     status_t rc =Camera::getCameraInfo(cameraId, &cameraInfo);     // …     env->SetIntField(info_obj, fields.facing,cameraInfo.facing);     // … } 复制代码 Cpp中得到CameraInfo，然后通过env->SetIntField()设置到Java对象的属性中。 总结一下，c中如何访问Java对象的属性： 1)   通过JNIEnv::FindClass()找到对应的jclass； 2)   通过JNIEnv::GetFieldID()找到类中属性的jfieldID； 3)   通过JNIEnv::GetXyzField()/SetXyzField()获取或设置Java对象的属性。Xyz是属性的类型，可以是Int/Void/Boolean/Byte/Char/Short/Long/Float/Double/Object。 2.2.       c域访问Java域的方法 c域访问Java域的方法的实现与访问属性类似，看android.hardware.Camera中的postEventFromNative()如何被cpp中调用。 在注册native函数之前，c中就已经把Java域中的方法的jmethodID得到了。通过下列方法： jclass clazz =env->FindClass("android/hardware/Camera"); fields.post_event =env->GetStaticMethodID(clazz, "postEventFromNative",                                                   "(Ljava/lang/Object;IIILjava/lang/Object;)V"); 复制代码 fileds.post_event保存了Java中postEventFromNative()的jmethodID。 而用到时，看如何使用： 在底层需要通知上层信息的时候会通过android.hardware.Camera::postEventFromNative()。 android_hardware_camera.cpp中， JNIEnv *env =AndroidRuntime::getJNIEnv(); env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass,fields.post_event,             mCameraJObjectWeak, msgType, ext1,ext2, NULL); 复制代码 Cpp中通过env->CallStaticVoidMethod()调用Java对象的方法。 总结一下，c中如何访问Java对象的属性： 1)   通过JNIEnv::FindClass()找到对应的jclass； 2)   通过JNIEnv::GetMethodID()/GetStaticMethodID()找到类中属性的jfieldID； 3)   通过JNIEnv::CallAbcMethod()/CallStaticAbcMethod()调用Java对象的方法。Abc是返回值类型，可以是Int/Void/Boolean/Byte/Char/Short/Long/Float/Double/Object，如果确有返回值，在参数中返回。 2.3.       c域中创建Java域里的对象 c域中创建Java域里的对象是上节c域访问Java域的方法的特例，创建Java域的对象就是创建Java类的实例，再调用Java类的构造方法。 以Bitmap的构建为例，《Android图像处理之Bitmap类》中提到，Bitmap中并没有Java另外外部能访问的构造方法，所以它的实例化必然是在JNI的c中实现的。 BitmapFactory.java中提供了得到Bitmap的方法，时序简化为： BitmapFactory.java ->BitmapFactory.cpp -> GraphicsJNI::createBitmap() [graphics.cpp] GraphicsJNI::createBitmap()[graphics.cpp]的实现： jobjectGraphicsJNI::createBitmap(JNIEnv* env, SkBitmap* bitmap, bool isMutable,                                   jbyteArray ninepatch, intdensity) {     SkASSERT(bitmap != NULL);     SkASSERT(NULL != bitmap->pixelRef());     jobject obj =env->AllocObject(gBitmap_class);     if (obj) {         env->CallVoidMethod(obj,gBitmap_constructorMethodID,                             (jint)bitmap,isMutable, ninepatch, density);         if (hasException(env)) {             obj = NULL;         }     }     return obj; } 复制代码 而gBitmap_class的得到是通过： jclass c =env->FindClass("android/graphics/Bitmap"); gBitmap_class =(jclass)env->NewGlobalRef(c); gBitmap_constructorMethodID是Bitmap的构造方法（方法名用”<init>”）的jmethodID: gBitmap_constructorMethodID= env->GetMethodID(gBitmap_class, "<init>",                                            "(IZ[BI)V"); 复制代码 总结一下，c中如何访问Java对象的属性： 1)        通过JNIEnv::FindClass()找到对应的jclass； 2)        通过JNIEnv::GetMethodID()找到类的构造方法的jfieldID； 3)        通过JNIEnv::AllocObject创建该类的对象； 4)        通过JNIEnv::CallVoidMethod()调用Java对象的构造方法。 3.    c域生成的对象的保存与使用 c域中某次被调用生成的对象，在其他函数调用时是不可见的，虽然可以设置全局变量但那不是好的解决方式，Android中通常是在Java域中定义一个int型的变量，在c域生成对象的地方，与这个Java域的变量关联，在别的使用到的地方，在从这个变量中取值。 以JNICameraContext为例来说明： JNICameraContext是android_hardware_camera.cpp中定义的类型，并会在cpp中生成对象，与Java中android.hardware.Camera的mNativeContext关联。 在注册native函数之前，c中就已经把Java域中的属性的jfieldID得到了。通过下列方法： jclass clazz = env->FindClass("android/hardware/Camera "); jfieldID field = env->GetFieldID(clazz, " mNativeContext","I"); 复制代码 如果执行成功，把field保存到上面图中的fileds变量的context:jfieldID中。 生成cpp对象时，通过JNIEnv::SetIntField()设置为Java对象的属性 static void android_hardware_Camera_native_setup(JNIEnv *env, jobjectthiz,     jobject weak_this, jintcameraId) {     // …     // We use a weak reference sothe Camera object can be garbage collected.     // The reference is only used asa proxy for callbacks.     sp<JNICameraContext>context = new JNICameraContext(env, weak_this, clazz, camera);     // …     env->SetIntField(thiz,fields.context, (int)context.get()); } 复制代码 而要使用时，又通过JNIEnv::GetIntField()获取Java对象的属性，并转化为JNICameraContext类型：     JNICameraContext* context =reinterpret_cast<JNICameraContext*>(env->GetIntField(thiz, fields.context));     if (context != NULL) {         // …     } 复制代码 总结一下，c++中生成的对象如何保存和使用： 1)   通过JNIEnv::FindClass()找到对应的jclass； 2)   通过JNIEnv::GetFieldID()找到类中属性的jfieldID； 3)   某个调用过程中，生成cpp对象时，通过JNIEnv::SetIntField()设置为Java对象的属性； 4)   另外的调用过程中，通过JNIEnv::GetIntField()获取Java对象的属性，再转化为真实的对象类型。 4.    总结 本文重点介绍了Android JNI中Java域与c++域之间如何相互操作。Java中调用c++的函数是常见的使用方式，在很多通常的文章中都有介绍，本文并未再详细讲解，而是针对c++域如何访问Java域的情形，结合Camera和Bitmap的实例，进行了详细的阐述。 文中如有错误或疏漏之处，欢迎批评指正！