Android 中Java 和C/C++的相互调用方法

  在一些Android应用的开发中，需要通过JNI和 Android NDK工具实现JAVA和C/C++之间的相互调用。

       Java Native Interface (JNI)标准是java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI是本地编程接口，它使得在 Java 虚拟机 (VM)内部运行的 Java代码能够与用其它编程语言(如C、C++和汇编语言)编写的应用程序和库进行交互操作。

       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。在执行Java类的过程中，如果Java类需要与C组件沟通时，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介面而相互沟通。

       在实际应用中这两者之间的调用关系可以归纳为以下四种方式:

             1.       在应用的JAVA代码中调用NDK中C/C++实现的函数。

             2.       在NDK开发中的C/C++代码调用应用中JAVA类的静态函数。

             3.       在NDK开发中的C/C++代码调用应用中JAVA类当前传入NDK中的实例的函数。

            4.       在NDK开发中的C/C++代码调用应用中JAVA类新建实例的函数。

 

下面我们就怎样在Eclipse中实现JNI编码和四种调用方式加以阐述。

 

一、在Eclipse中建立一个包含JNI开发的工程。

在这里我们不直接导入NDK中的hello-jni来说明JNI的使用方法。而是新建立一个工程，来说明怎样建立一个包含JNI的工程。

第一步：建立一个Andriod工程JniDemo,在该工程的根目录下建立一个叫jni的目录，在jni目录下建立一个叫Android.mk的文件，(当然你也可以从其他地方，比如ndk样例代码hello-jni中将里面的Android.mk复制过来修改)。 Android.mk里面的内容如下所示

LOCAL_PATH :=$(call my-dir)

include$(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE   := demo-jni

LOCAL_SRC_FILES := demo-jni.c

include$(BUILD_SHARED_LIBRARY)

关于这几句话的含义，在这里不再赘述。网上搜下，就可以很明白。

然后在jni目录下生成demo-jni.c文件。实现的接口的内容。

现在选中工程中的jni目录，点击鼠标右键，选Refresh，jni目录中的文件就显示在工程的jni目录下了。

第二步：设置jni的编译环境。选中工程中的根目录JniDemo，点击鼠标右键，选Properties。弹出对话框，选中列表中的Builders。如图一所示：

图一：JniDemo特性设置对话框

点击对话框右端的new按钮，弹出“Choose configuration type”对话框，如图二，选择Program,点击对话框下面的OK按钮。

图二：选择配置类型

现在我们打开了”Edit Configuration”对话框，在Name对应的文本框中输入名字JniBuilder(当然也可是你喜欢的其他名字).在Main选项下，在Location中输入cygwin系统中bash.exe的绝对路径。我这里是c:\cygwin\bin\bash.exe（c:\cygwin\为我的系统中cygwin的安装目录，这里要根据你的电脑中cygwin的安装目录来确定），在Working Directory中输入c:\cygwin\bin\.在Arguments中输入--login -c "cd /cygdrive/d/study/JniDemo && /cygdrive/d/android-ndk-r6b/ndk-build"。这里/cygdrive/d/study/JniDemo为工程根目录， /cygdrive/d/android-ndk-r6b为NDK的安装目录。这两个目录参数根据你的工程目录和ndk的安装目录而定。注意的是驱动器要采用cygwin的方式。(比如：Windows系统下的D：对应/cygdrive/d，其余类推)。设置结果如图三所示，然后点击 OK按钮即可。

图三：编辑JNI配置参数

 

二、演示四种调用方式

演示界面如图四所示，四个按钮分别测试四种调用方式。

图四：演示界面图

分别点击按钮Test1, Test2, Tes3, Test四的测试结果如图五、六、七、八所示。

图五：点击Test1的测试结果

图六：点击Test2的测试结果

图七：点击Test3的测试结果

 

图八：点击Test4的测试结果

 

Test1演示在应用中调用NDK中C/C++实现的函数。JAVA代码和C代码分别为：

JAVA 代码：

[java]  view plain  copy

1. Button btn01 = (Button)findViewById(R.id.Button01);  
2. btn01.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
3. {  
4.     publicvoid onClick(View v)  
5.     {        
6.         TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);  
7.         tv.setText(stringFromJNI());              
8.   
9.         showMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test1", stringFromJNI());  
10.     }  
11. });  

C代码：

[cpp]  view plain  copy

1. Jstring Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_stringFromJNI( JNIEnv* env,jobject thiz )  
2.   
3. {  
4.     return (*env)->NewStringUTF(env,"JniDemo, Hello from JNI!");  
5. }  

l         Test2 静态调用。JAVA代码和C代码分别为：

JAVA 代码：

[java]  view plain  copy

1. // 测试C/C++中对JAVA函数的静态回调  
2. Button btn02 = (Button)findViewById(R.id.Button02);  
3. btn02.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
4. {  
5.     publicvoid onClick(View v)  
6.     {  
7.         int ret =jniStaticShowMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test2","test static callback Message");  
8.         TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);  
9.         if(ret == 0)  
10.         {  
11.            tv.setText("test JNI static callback successed");  
12.         }  
13.         else  
14.         {  
15.            tv.setText("test JNI static callback fialed");  
16.         }  
17.     }  
18. });  

C代码：

[cpp]  view plain  copy

1. Jint Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniStaticShowMessage(JNIEnv* env,   

[cpp]  view plain  copy

1.                         jobject thiz,jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
2. {  
3.     jclass cls = (*env)->FindClass(env, "study/jnidemo/JniDemoActivity");  
4. //  jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);  
5.     if(cls != NULL)  
6.     {  
7.        jmethodID id = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls,"staticShowMessage",  
8.             "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");  
9.        if(id != NULL)  
10.        {  
11.       return (*env)->CallStaticIntMethod(env, cls, id, ctx, strTitle, strMessage);  
12.        }  
13.     }  
14.     return 1;  
15. }  

l         Test3 当前实例调用：JAVA代码和C代码分别为：

JAVA 代码：

[java]  view plain  copy

1. Button btn03 = (Button)findViewById(R.id.Button03);  
2. btn03.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
3. {  
4.     publicvoid onClick(View v)  
5.     {  
6.         strTest = " [message has changed now]";  
7.         int ret = jniShowMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test3","test callback in current instance");  
8.         TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);              
9.   
10.         if(ret == 0)  
11.         {  
12.            tv.setText("test JNI callback successed");                        
13.         }  
14.         else  
15.         {  
16.            tv.setText("test JNI callback fialed");  
17.         }  
18.     }  
19. });  

C代码：

[cpp]  view plain  copy

1. Jint Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniShowMessage(JNIEnv* env, jobject thiz,  
2.        jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
3.   
4. {  
5.     jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);  
6.     if(cls != NULL)  
7.     {  
8.        jstring str;  
9.        jmethodID strTest_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "getTestString","()Ljava/lang/String;");  
10.   
11.        if(strTest_id != NULL)  
12.   
13.        {  
14.           str = (*env)->CallObjectMethod(env, thiz, strTest_id);  
15.        }   
16.   
17.        jmethodID showMessage_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "showMessage",  
18.     "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");   
19.   
20.        if(showMessage_id != NULL)  
21.        {  
22.           return (*env)->CallIntMethod(env, thiz, showMessage_id, ctx,  
23.                  strTitle, combine_jstring(env, strMessage, str));  
24.        }  
25.     }  
26.     return 1;  
27. }  

l         Test4新建实例调用：JAVA代码和C代码分别为：

JAVA 代码：

[java]  view plain  copy

1. Button btn04 = (Button)findViewById(R.id.Button04);  
2. btn04.setOnClickListener(newButton.OnClickListener()  
3. {  
4.     publicvoid onClick(View v)  
5.     {  
6.         strTest = " [message has changed now]";  
7.         int ret = jniInstanceShowMessage(JniDemoActivity.this,  
8. JNI test4","test callback in new instance");  
9.         TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);              
10.   
11.         if(ret == 0)  
12.         {  
13.            tv.setText("test JNI new instance successed");        
14.         }  
15.        else  
16.         {  
17.            tv.setText("test JNI new instance fialed");  
18.         }  
19.     }  
20. });  

C代码：

[cpp]  view plain  copy

1. jint Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniInstanceShowMessage(JNIEnv* env, jobject thiz,  
2.        jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
3. {  
4.     jclass cls = (*env)->FindClass(env, "study/jnidemo/JniDemoActivity");  
5.     if(cls != NULL)  
6.     {  
7.        // get instance  
8.        jmethodID constuctor_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "<init>", "()V");  
9.        if(constuctor_id != NULL)  
10.        {  
11.           jobject obj = (*env)->NewObject(env, cls, constuctor_id);  
12.           if(obj != NULL)  
13.           {  
14.              jstring str;  
15.              jmethodID strTest_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "getTestString","()Ljava/lang/String;");  
16.              if(strTest_id != NULL)  
17.              {  
18.                  str = (*env)->CallObjectMethod(env, obj, strTest_id);  
19.              }  
20.              jmethodID showMessage_id = (*env)->GetMethodID(env, cls,"showMessage",  
21.                     "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");  
22.              if(showMessage_id != NULL)  
23.              {  
24.                  return (*env)->CallIntMethod(env, obj, showMessage_id, ctx,strTitle, combine_jstring(env, strMessage, str));  
25.              }  
26.           }  
27.        }  
28.     }  
29.     return 1;  
30. }  

Test1 和Test2都是常规的调用，在这里不做解释了。现在我们看看Test3和Test4的区别，在Test3中，strTest = " [message has changed now]" 在相应的代码中都做了赋值。但是在Test4中并没有改变，还是初始值。这是因为Test创建了一个新实例，和应用的JAVA代码中所赋值的实例并不是同一个。因此才出现了不同的结果。

 

附完整的JAVA和C代码

JAVAD代码： JniDemoActivity.java

[java]  view plain  copy

1. package study.jnidemo;   
2.   
3. import android.app.Activity;  
4. import android.app.AlertDialog;  
5. import android.os.Bundle;  
6. import android.widget.Button;  
7. import android.view.View;  
8. import android.widget.TextView;  
9. import android.content.Context;  
10. import android.content.DialogInterface;   
11.   
12. publicclass JniDemoActivityextends Activity {      
13.   
14.     public StringstrTest =" [initial message]";             
15.   
16.     /** Called when the activity is first created. */  
17.     @Override  
18.     publicvoid onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
19.         super.onCreate(savedInstanceState);  
20.         setContentView(R.layout.main);         
21.   
22.         findAndModifyButton();  
23.     }  
24.   
25.     public String getTestString()  
26.     {  
27.         returnstrTest;  
28.     }     
29.   
30.     // 测试JAVA的NDK调用  
31.     publicnative String stringFromJNI();      
32.   
33.     // 测试C/C++中对JAVA函数的静态回调  
34.     publicnativestaticint jniStaticShowMessage(Context ctx, String strTitle, String strMessage);      
35.   
36.     // 测试实例中C/C++中对JAVA类的函数的调用  
37.     publicnativeint jniShowMessage(Context ctx, String strTitle, String strMessage);      
38.   
39.     // 测试创建新实例C/C++对JAVA类的函数的调用  
40.     publicnativeint jniInstanceShowMessage(Context ctx, String strTitle, String strMessage);      
41.   
42.     static {  
43.         System.loadLibrary("demo-jni");  
44.     }      
45.   
46.     staticint staticShowMessage(Context ctx, String strTitle, String strMessage)  
47.     {     
48.         AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(ctx);     
49.         builder.setTitle(strTitle);  
50.         builder.setMessage(strMessage);  
51.         builder.setPositiveButton("确定",  
52.          new DialogInterface.OnClickListener(){  
53.   
54.                public void onClick(DialogInterface dialog,int whichButton){               
55.   
56.                }  
57.         });  
58.         builder.show();      
59.         return 0;  
60.   
61.     }     
62.   
63.     publicint showMessage(Context ctx, String strTitle, String strMessage)  
64.     {  
65.         returnstaticShowMessage(ctx, strTitle, strMessage);  
66.     }         
67.   
68.     privatevoid findAndModifyButton()  
69.     {  
70.         // 测试JAVA的NDK调用  
71.         Button btn01 = (Button)findViewById(R.id.Button01);  
72.         btn01.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
73.         {  
74.                 publicvoid onClick(View v)  
75.              {        
76.                 TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);  
77.                 tv.setText(stringFromJNI());              
78.   
79.                 showMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test1", stringFromJNI());  
80.             }  
81.         });  
82.   
83.       
84.   
85.         // 测试C/C++中对JAVA函数的静态回调  
86.         Button btn02 = (Button)findViewById(R.id.Button02);  
87.         btn02.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
88.         {  
89.   
90.                 publicvoid onClick(View v)  
91.              {  
92.                 int ret =jniStaticShowMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test2", "test static callback Message");  
93.                 TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);  
94.   
95.                   if(ret == 0)  
96.                 {  
97.                     tv.setText("test JNI static callback successed");                        
98.                 }  
99.                 else  
100.                 {  
101.   
102.                     tv.setText("test JNI static callback fialed");  
103.                 }  
104.                 }  
105.   
106.     });  
107.    
108.   
109.     // 测试实例中C/C++中对JAVA类的函数的调用  
110.     Button btn03 = (Button)findViewById(R.id.Button03);  
111.     btn03.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
112.     {  
113.         publicvoid onClick(View v)  
114.         {  
115.             strTest = " [message has changed now]";  
116.             int ret = jniShowMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test3", "test callback in current instance");  
117.             TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);              
118.   
119.            if(ret == 0)  
120.             {  
121.                tv.setText("test JNI callback successed");                        
122.             }  
123.             else  
124.             {  
125.                tv.setText("test JNI callback fialed");  
126.             }  
127.         }  
128.     });  
129.   
130.       
131.     // 测试创建新实例C/C++对JAVA类的函数的调用  
132.     Button btn04 = (Button)findViewById(R.id.Button04);  
133.     btn04.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
134.     {  
135.         publicvoid onClick(View v)  
136.         {  
137.             strTest = " [message has changed now]";  
138.             int ret = jniInstanceShowMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test4", "test callback in new instance");  
139.             TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);              
140.   
141.             if(ret == 0)  
142.             {  
143.                tv.setText("test JNI new instance successed");                           
144.             }  
145.             else  
146.             {  
147.                tv.setText("test JNI new instance fialed");  
148.             }  
149.         }  
150.     });  
151.     }    
152.   
153. }  

 

C代码 demo-jni.cpp

[cpp]  view plain  copy

1. #include<string.h>  
2. #include<jni.h>  
3.   
4. // 加载此动态库时系统自动首先加载  
5. jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void *reserved)  
6. {  
7.     JNIEnv *env;  
8.     if((*vm)->GetEnv(vm, (void**)&env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK)  
9.     {  
10.        return -1;  
11.     }  
12.     return JNI_VERSION_1_4;  
13. }   
14.   
15. jstring  
16. Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_stringFromJNI( JNIEnv* env,jobject thiz )  
17. {  
18.     return (*env)->NewStringUTF(env,"JniDemo, Hello from JNI!");  
19. }  
20.   
21. jstring  
22. combine_jstring(JNIEnv* env, jstring str1, jstring str2)  
23. {  
24.     jboolean b_ret;  
25.     constchar *s1 = (*env)->GetStringUTFChars(env, str1, &b_ret);  
26.     constchar *s2 = (*env)->GetStringUTFChars(env, str2, &b_ret);  
27.     int n1 = strlen(s1);  
28.     int n2 = strlen(s2);  
29.     char *new_str = (char *)malloc(n1+n2+1);  
30.     memset(new_str, 0, n1+n2+1);  
31.     strcat(new_str, s1);  
32.     strcat(new_str, s2);  
33.     jstring ret_str = (*env)->NewStringUTF(env,(constchar *)new_str);  
34.     free(new_str);  
35.   
36.     return ret_str;  
37. }  
38.   
39. jint  
40. Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniStaticShowMessage(JNIEnv* env, jobject thiz,  
41.        jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
42. {  
43.     jclass cls = (*env)->FindClass(env, "study/jnidemo/JniDemoActivity");  
44. //  jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);  
45.     if(cls != NULL)  
46.     {  
47.        jmethodID id = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls,  
48.              "staticShowMessage",  
49.              "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");  
50.        if(id != NULL)  
51.        {  
52.           return (*env)->CallStaticIntMethod(env, cls, id, ctx, strTitle, strMessage);  
53.        }  
54.     }  
55.     return 1;  
56. }  
57.   
58. // 在当前已有的JAVA实例中调用  
59. jint  
60. Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniShowMessage(JNIEnv* env, jobject thiz,  
61.        jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
62. {  
63.     jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);  
64.     if(cls != NULL)  
65.     {  
66.        jstring str;  
67.        jmethodID strTest_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "getTestString",  
68.              "()Ljava/lang/String;");  
69.        if(strTest_id != NULL)  
70.        {  
71.           str = (*env)->CallObjectMethod(env, thiz, strTest_id);  
72.        }  
73.   
74.         jmethodID showMessage_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "showMessage",  
75.              "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");  
76.   
77.        if(showMessage_id != NULL)  
78.        {  
79.           return (*env)->CallIntMethod(env, thiz, showMessage_id, ctx,  
80.                  strTitle, combine_jstring(env, strMessage, str));  
81.        }  
82.     }  
83.     return 1;  
84. }  
85.   
86. // 在新建JAVA实例中调用  
87. jint  
88. Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniInstanceShowMessage(JNIEnv* env, jobject thiz,  
89.        jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
90. {  
91.     jclass cls = (*env)->FindClass(env, "study/jnidemo/JniDemoActivity");  
92.     if(cls != NULL)  
93.     {  
94.        // get instance  
95.        jmethodID constuctor_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "<init>", "()V");  
96.        if(constuctor_id != NULL)  
97.        {  
98.           jobject obj = (*env)->NewObject(env, cls, constuctor_id);  
99.           if(obj != NULL)  
100.           {  
101.              jstring str;  
102.              jmethodID strTest_id = (*env)->GetMethodID(env, cls,"getTestString",  
103.                     "()Ljava/lang/String;");   
104.   
105.              if(strTest_id != NULL)  
106.              {  
107.                  str = (*env)->CallObjectMethod(env, obj, strTest_id);  
108.              }   
109.   
110.              jmethodID showMessage_id = (*env)->GetMethodID(env, cls,"showMessage",  
111.                     "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");  
112.              if(showMessage_id != NULL)  
113.              {  
114.                  return (*env)->CallIntMethod(env, obj, showMessage_id, ctx,  
115.                         strTitle, combine_jstring(env, strMessage, str));  
116.              }  
117.           }  
118.        }  
119.     }  
120.     return 1;  
121. }