[Android] JNI技術與Android應用

 JNI是Java Native Interface的縮寫。從Java 1.1開始,JNI標準成爲java平臺的一部分,它允許Java和其他語言進行交互。JNI一開始爲C和C++而設計的,但是它並不妨礙你使用其他語言,只要調用約定受支持就可以了。使用java與本地已編譯的代碼交互,通常會喪失平臺可移植性。但是,有些情況下這樣做是可以接受的,甚至是必須的,比如,使用一些舊的庫,與硬件、操作系統進行交互,或者爲了提高程序的性能。關於 JNI 的用法很簡單,有點像 java 裏的 reflect 的工作機制,有興趣的朋友可以參看Java 本地接口規範 http://linux.computersci.net/articles/jdk1.2/docs/guide/jni/spec/jniTOC.doc.html

2.  Jni程序開發的一般操作步驟如下:

(1) 編寫帶有native聲明的方法的java類

(2) 使用javac 或 IDE(JBuilder,eclipse等)編譯所編寫的java類

(3) 使用javah -jni java類名生成擴展名爲h的頭文件

(4) 使用C++ 實現本地方法,對調用簽名可用 javap –s –p [類全名] 查看(開發 C++ 動態鏈接庫本例是用的 VC6)

注意要從 JDK下面的 include 文件夾中把 jni.h和 jni_md.h 兩個文件 copy 到你的 VC 工程裏

(5) 在 Java 中 load 動態鏈接庫文件,調用 native 方法.

或者說將項目依賴的所有原生庫和資源加入到java項目的java.library.path,生成java程序

3. 開發實例

(1). 編寫 Java 類:

package org.jm.jni;

import java.util.ArrayList;

public class BackgroundProcess {

static {

System.loadLibrary("org_jm_jni_BackgroundProcess");

}

// 三個 native 方法和一個 int 變量

public native boolean checkValid();

public native void processData(BackgroundProcess bg);

public native void processGarbage(String[] bg);

public int num = 5;

// C++ 中可以調用的方法

public String backProcess(ArrayList<String> p) {

System.out.println("這是 Java 裏的方法,在 C++ 中調用。");

System.out.println("這個方法,是 java 中 native checkValid 方法調用的。");

return "look up process ->" + p;

}

public static void main(String[] args) {

String[] array = new String[4];

array[0] = "jack";

array[1] = "maggie";

array[2] = "rocket";

array[3] = "tom";

BackgroundProcess bgP = new BackgroundProcess();

// 調用 C++ DLL 中定義的方法。

bgP.checkValid();// 該方法回調 java 中的 backProcess 方法,即java::checkValid->c++::checkValid->java::backProcess

bgP.processData(bgP);

bgP.processGarbage(array);

// C++ DLL 改變了該變量

System.out.println("number 現在的值是: " + bgP.num);

}

}

2. 生成 C++ 的頭文件(javah 命令生成,用javap –s –p [類全名] 命令查看java 方法簽名)

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */

#include "jni.h"

/* Header for class org_jm_jni_BackgroundProcess */

#ifndef _Included_org_jm_jni_BackgroundProcess

#define _Included_org_jm_jni_BackgroundProcess

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

/*

* Class: org_jm_jni_BackgroundProcess

* Method: checkValid

* Signature: ()Z

*/

JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_org_jm_jni_BackgroundProcess_checkValid

(JNIEnv *, jobject);

/*

* Class: org_jm_jni_BackgroundProcess

* Method: processData

* Signature: (Lorg/jm/jni/BackgroundProcess;)V

*/

JNIEXPORT void JNICALL Java_org_jm_jni_BackgroundProcess_processData

(JNIEnv *, jobject, jobject);

/*

* Class: org_jm_jni_BackgroundProcess

* Method: processGarbage

* Signature: ([Ljava/lang/String;)V

*/

JNIEXPORT void JNICALL Java_org_jm_jni_BackgroundProcess_processGarbage

(JNIEnv *, jobject, jobjectArray);

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif

    這裏JNIEXPORT和JNICALL都是JNI的關鍵字,表示此函數是要被JNI調用的。例如jint是以JNI爲中介使JAVA的int類型與本地的int溝通的一種類型,我們可以視而不見,就當做int使用。函數的名稱是JAVA_再加上java程序的package路徑再加函數名組成的。參數中,我們也只需要關心在JAVA程序中存在的參數,至於JNIEnv*和jclass我們一般沒有必要去碰它。

3. 開發 C++ DLL 的原文件 (記得要加入 jni.h 和 jni_md.h 兩個文件)

發佈 DLL 文件, 我是配置了 path 環境變量

#include "org_jm_jni_BackgroundProcess.h"

#include <iostream.h>

#include <windows.h>

#include "string.h"

char* jstringTostring(JNIEnv* env, jstring jstr)

{

char* rtn = NULL;

jclass clsstring = env->FindClass("java/lang/String");

jstring strencode = env->NewStringUTF("utf-8");

jmethodID mid = env->GetMethodID(clsstring, "getBytes", "(Ljava/lang/String;)[B");

jbyteArray barr= (jbyteArray)env->CallObjectMethod(jstr, mid, strencode);

jsize alen = env->GetArrayLength(barr);

jbyte* ba = env->GetByteArrayElements(barr, JNI_FALSE);

if (alen > 0)

{

rtn = (char*)malloc(alen + 1);

memcpy(rtn, ba, alen);

rtn[alen] = 0;

}

env->ReleaseByteArrayElements(barr, ba, 0);

return rtn;

}

//char* to jstring

jstring stoJstring(JNIEnv* env, const char* pat)

{

jclass strClass = env->FindClass("Ljava/lang/String;");

jmethodID ctorID = env->GetMethodID(strClass, "<init>", "([BLjava/lang/String;)V");

jbyteArray bytes = env->NewByteArray(strlen(pat));

env->SetByteArrayRegion(bytes, 0, strlen(pat), (jbyte*)pat);

jstring encoding = env->NewStringUTF("utf-8");

return (jstring)env->NewObject(strClass, ctorID, bytes, encoding);

}

/*

* Class: org_jm_jni_BackgroundProcess

* Method: checkValid

* Signature: ()Z

*/

JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_org_jm_jni_BackgroundProcess_checkValid

(JNIEnv *env, jobject obj){

jclass bgpClass=env->GetObjectClass(obj);

jmethodID methodId=env->GetMethodID(bgpClass,"backProcess","(Ljava/util/ArrayList;)Ljava/lang/String;");

jobject str=env->CallObjectMethod(obj,methodId,NULL);

jfieldID fieldId=env->GetFieldID(bgpClass,"num","I");

jint number=env->GetIntField(obj,fieldId);

cout << "number 值是: " <<number << endl;

env->SetIntField(obj,fieldId,100L);

return 1;

}

/*

* Class: org_jm_jni_BackgroundProcess

* Method: processData

* Signature: (Lorg/jm/jni/BackgroundProcess;)V

*/

JNIEXPORT void JNICALL Java_org_jm_jni_BackgroundProcess_processData

(JNIEnv *env, jobject, jobject){

cout<< "this function do nothing " << endl;

}

/*

* Class: org_jm_jni_BackgroundProcess

* Method: processGarbage

* Signature: ([Ljava/lang/String;)V

*/

JNIEXPORT void JNICALL Java_org_jm_jni_BackgroundProcess_processGarbage

(JNIEnv *env, jobject, jobjectArray array){

jint size=env->GetArrayLength(array);

cout << "數組大小是: " << size << endl;

jstring tempObj=NULL;

char *pszSTR1 = NULL;

for(int i=0;i<size;i++){

cout << "current value is : " << i << endl;

tempObj=(jstring)env->GetObjectArrayElement(array,i);

const char * chars =env->GetStringUTFChars(tempObj, 0);

cout << chars << endl;

}

}

在此,針對andorid中c++與java中的方法互調,引用參考說明如下:

(1).andorid CPP調用java函數和訪問其成員:原理 => CPP代碼找到java的那個class裏面的函數的入口地址,然後在CPP代碼中調用java代碼

步驟1) 用FindClass()函數找到該java類(如android.os.Binder)的實例對象的引用:

  jclass clazz = env->FindClass(kBinderPathName) = env->FindClass("android.os.Binder")

步驟2) 用GetFieldID()函數獲取到要訪問的域(field: 實際上就是該java class中的某個成員變量的名字)的ID:

  gBinderOffsets.mObject = env->GetFieldID(clazz, "mObject", "I") // mObject爲java class "Binder"裏的一個成員變量

  -> 注意,這裏將要訪問的那個java對象的成員mObject的ID保存到了全局變量gBinderOffsets.mObject中,這樣做的前提和優點如下:

  前提: android裏面,每個java進程中只允許有一個java虛擬機(sun公司原始的java架構中,一個進程中可以有多個java虛擬機)

  優點: 除了第一次,以後每次要訪問該java對象的成員mObject就非常快了(不用再去FindClass()和GetFieldID())

步驟3) 用GetMethodID()函數獲取到要訪問的方法(Method: 實際上就是該java class中的某個成員函數的名字)的ID:

  gBinderOffsets.mExecTransact = env->GetMethodID(clazz, "execTransact", "(IIII)Z") // execTransact爲java class "Binder"裏的一個成員函數

步驟4) 用類似於GetIntField()的函數獲取到該java對象的那個域(即成員)的值:

  IBinder* target = (IBinder*)env->GetIntField(obj,gBinderProxyOffsets.mObject)

     // 獲取java android.os.Binder類型對象裏面的成員mObject的值 
步驟5) 用類似於CallBooleanMethod()的函數調用到該java對象的那個成員函數:

  jboolean res = env->CallBooleanMethod(mObject, gBinderOffsets.mExecTransact, code, (int32_t)&data, (int32_t)reply, flags)

(2).android java調用CPP函數: 原理 => 相當於java的那個class裏面有的函數使用CPP代碼來實現了

1)通過結構JNINativeMethod描述java代碼調用函數和CPP函數的對應關係:

  typedef struct {

  const char* name; // java代碼調用CPP函數的入口

  const char* signature; // CPP函數的返回值

  void* fnPtr; // CPP的函數名

  } JNINativeMethod;

  => 例如: java代碼通過IBinder.transact()來調用CPP的函數android_os_BinderProxy_transact()

  {"transact", "(ILandroid/os/Parcel;Landroid/os/Parcel;I)Z", (void*)android_os_BinderProxy_transact},

2)將CPP函數註冊到java的某個class中: 使用函數AndroidRuntime::registerNativeMethods()來註冊

  => 這之後,java代碼就可以調用CPP函數了

3)java代碼調用CPP函數方法:

  IBinder.transact()

總結其原理:C/C++要調用JAVA程序,必須先加載JAVA虛擬機,由JAVA虛擬機解釋執行class文件。爲了初始化JAVA虛擬機,JNI提供了一系列的接口函數,通過這些函數方便地加載虛擬機到內存中。

 1). 加載虛擬機:

函數:jint JNI_CreateJavaVM(JavaVM **pvm, void **penv, void args);

參數說明:JavaVM **pvm JAVA虛擬機指針,第二個參數JNIEnv *env是貫穿整個調用過程的一個參數,因爲後面的所有函數都需要這個參數,需注意的是第三個參數,在jdk1.1與1.2版本有些不同,在JDK 1.1中第三個參數總是指向一個結構JDK1_ 1InitArgs,這個結構無法完全在所有版本的虛擬機中進行無縫移植。所以爲了保證可移植性,建議使用jdk1.2的方法加載虛擬機。

2). 獲取指定對象的類定義:

有兩種方法可獲得類定義,一是在已知類名的情況使用FindClass來獲取;二是通過對象直接得到類定義GetObjectClass

3). 獲取要調用的方法:

獲得非靜態方法:

jmethodID (JNICALL *GetMethodID)(JNIEnv *env, jclass clazz, const char *name, const char *sig);

獲得靜態方法:

jmethodID (JNICALL *GetStaticMethodID)(JNIEnv *env, jclass class, const char *name, const char *sig);

參數說明:JNIEnv *env初始化是得到的JNI環境;jclass class前面已獲取到的類定義;const char *name方法名;const char *sig方法參數定義

4). 調用JAVA類方法:

函數:CallObjectMethod(JNIEnv *env, jobject obj, jmethodID mid);

函數:CallStaticObjectMethod((JNIEnv *env, jobject obj, jmethodID mid);

5). 獲得類屬性的定義:

jfieldID (JNICALL *GetFieldID) (JNIEnv *env, jclass clazz, const char *name, const char *sig);

靜態屬性:

jfieldID (JNICALL *GetStaticFieldID) (JNIEnv *env, jclass clazz, const char *name, const char *sig);

6). 數組處理:

要創建數組首先要知道類型及長度,JNI提供了一系列的數組類型及操作的函數如:

NewIntArray、NewLongArray、NewShortArray、NewFloatArray、NewDoubleArray、 NewBooleanArray、NewStringUTF、NewCharArray、NewByteArray、NewString,訪問通過 GetBooleanArrayElements、GetIntArrayElements等函數。

7). 異常:

由於調用了Java的方法,會產生異常。這些異常在C/C++中無法通過本身的異常處理機制來捕捉到,但可以通過JNI一些函數來獲取Java中拋出的異常信息。

8).多線程調用

我們知道JAVA是非常消耗內存的,我們希望在多線程中能共享一個JVM虛擬機,真正消耗大量系統資源的是JAVA虛擬機jvm而不是虛擬機環境 env,jvm是允許多個線程訪問的,但是虛擬機環境只能被創建它本身的線程所訪問,而且每個線程必須創建自己的虛擬機環境env。JNI提供了兩個函數:AttachCurrentThread和DetachCurrentThread。便於子線程創建自己的虛擬機環境。

4.  java與dll交互的技術

    目前java與dll交互的技術主要有3種:jni,jawin和jacob。Jni(Java Native Interface)是sun提供的java與系統中的原生方法交互的技術(在windows\linux系統中,實現java與native method互調)。目前只能由c/c++實現。後兩個都是sourceforge上的開源項目,同時也都是基於jni技術的windows系統上的一個應用庫。Jacob(Java-Com Bridge)提供了java程序調用microsoft的com對象中的方法的能力。而除了com對象外,jawin(Java/Win32 integration project)還可以win32-dll動態鏈接庫中的方法。就功能而言:jni >> jawin>jacob,其大致的結構如下圖:

 就易用性而言,正好相反:jacob>jawin>>jni。

    Jvm封裝了各種操作系統實際的差異性的同時,提供了jni技術,使得開發者可以通過java程序(代碼)調用到操作系統相關的技術實現的庫函數,從而與其他技術和系統交互,使用其他技術實現的系統的功能;同時其他技術和系統也可以通過jni提供的相應原生接口開調用java應用系統內部實現的功能。在 windows系統上,一般可執行的應用程序都是基於native的PE結構,windows上的jvm也是基於native結構實現的。Java應用體系都是構建於jvm之上。

    Jni對於應用本身來說,可以看做一個代理模式。對於開發者來說,需要使用c/c++來實現一個代理程序(jni程序)來實際操作目標原生函數,java程序中則是jvm通過加載並調用此jni程序來間接地調用目標原生函數。

5. Android中jni的現有應用

(1).從如何載入.so檔案談起

 由於Android的應用層的類都是以Java寫的,這些Java類編譯爲Dex型式的Bytecode之後,必須靠Dalvik虛擬機(VM: Virtual Machine)來執行。VM在Android平臺裏,扮演很重要的角色。此外,在執行Java類的過程中,如果Java類需要與C組件溝通時,VM就會去載入C組件,然後讓Java的函數順利地調用到C組件的函數。此時,VM扮演着橋樑的角色,讓Java與C組件能通過標準的JNI介面而相互溝通。應用層的Java類是在虛擬機(VM: Vitual Machine)上執行的,而C件不是在VM上執行,那麼Java程式又如何要求VM去載入(Load)所指定的C組件呢? 可使用下述指令:

System.loadLibrary(*.so的檔案名);

例如,Android框架裏所提供的MediaPlayer.java類,含指令:

public class MediaPlayer{

static {

System.loadLibrary("media_jni");

}

}

  這要求VM去載入Android的/system/lib/libmedia_jni.so檔案。載入*.so之後,Java類與*.so檔案就匯合起來,一起執行了。

(2).如何撰寫*.so的入口函數

    ---- JNI_OnLoad()與JNI_OnUnload()函數的用途

    當Android的VM(Virtual Machine)執行到System.loadLibrary()函數時,首先會去執行C組件裏的JNI_OnLoad()函數。它的用途有二:

    1)告訴VM此C組件使用那一個JNI版本。如果你的*.so檔沒有提供JNI_OnLoad()函數,VM會默認該*.so檔是使用最老的JNI 1.1版本。由於新版的JNI做了許多擴充,如果需要使用JNI的新版功能,例如JNI 1.4的java.nio.ByteBuffer,就必須藉由JNI_OnLoad()函數來告知VM。

    2)由於VM執行到System.loadLibrary()函數時,就會立即先呼叫JNI_OnLoad(),所以C組件的開發者可以藉由JNI_OnLoad()來進行C組件內的初期值之設定(Initialization) 。

    例如,在Android的/system/lib/libmedia_jni.so檔案裏,就提供了JNI_OnLoad()函數,其程式碼片段爲:

//#define LOG_NDEBUG 0

#define LOG_TAG "MediaPlayer-JNI"

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)

{

JNIEnv* env = NULL;

jint result = -1;

if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {

LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");

goto bail;

}

 assert(env != NULL);

 if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {

LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");

goto bail;

}

 if (register_android_media_MediaRecorder(env) < 0) {

LOGE("ERROR: MediaRecorder native registration failed\n");

goto bail;

}

 if (register_android_media_MediaScanner(env) < 0) {

LOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed\n");

goto bail;

}

 if (register_android_media_MediaMetadataRetriever(env) < 0) {

LOGE("ERROR: MediaMetadataRetriever native registration failed\n");

goto bail;

}

 /* success -- return valid version number */

result = JNI_VERSION_1_4;

bail:

return result;

}

此函數回傳JNI_VERSION_1_4值給VM,於是VM知道了其所使用的JNI版本了。此外,它也做了一些初期的動作(可呼叫任何本地函數),例如指令:

if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {

LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");

goto bail;

}

    就將此組件提供的各個本地函數(Native Function)登記到VM裏,以便能加快後續呼叫本地函數的效率。

    JNI_OnUnload()函數與JNI_OnLoad()相對應的。在載入C組件時會立即呼叫JNI_OnLoad()來進行組件內的初期動作;而當 VM釋放該C組件時,則會呼叫JNI_OnUnload()函數來進行善後清除動作。當VM呼叫JNI_OnLoad()或JNI_Unload()函數時,都會將VM的指針(Pointer)傳遞給它們,其參數如下:

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

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

    在JNI_OnLoad()函數裏,就透過VM之指標而取得JNIEnv之指標值,並存入env指標變數裏,如下述指令:

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

JNIEnv* env = NULL;

jint result = -1;

if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {

LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");

goto bail;

}

}

   由於VM通常是多執行緒(Multi-threading)的執行環境。每一個執行緒在呼叫JNI_OnLoad()時,所傳遞進來的JNIEnv指標值都是不同的。爲了配合這種多執行緒的環境,C組件開發者在撰寫本地函數時,可藉由JNIEnv指標值之不同而避免執行緒的資料衝突問題,才能確保所寫的本地函數能安全地在Android的多執行緒VM裏安全地執行。基於這個理由,當在呼叫C組件的函數時,都會將JNIEnv指標值傳遞給它,如下:

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)

{

JNIEnv* env = NULL;

if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {

}

}

    這JNI_OnLoad()呼叫register_android_media_MediaPlayer(env)函數時,就將env指標值傳遞過去。如此,在register_android_media_MediaPlayer()函數就能藉由該指標值而區別不同的執行緒,以便化解資料衝突的問題。

  例如,在register_android_media_MediaPlayer()函數裏,可撰寫下述指令:

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

}

   查看是否已經有其他執行緒進入此物件,如果沒有,此執行緒就進入該物件裏執行了。還有,也可撰寫下述指令:

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

  }

    查看是否此執行緒正在此物件內執行,如果是,此執行緒就會立即離開。

(3). registerNativeMethods()函數的用途

    應用層級的Java類別透過VM而呼叫到本地函數。一般是仰賴VM去尋找*.so裏的本地函數。如果需要連續呼叫很多次,每次都需要尋找一遍會多花許多時間。此時,組件開發者可以自行將本地函數向VM進行登記。例如,在Android的/system/lib/libmedia_jni.so檔案裏的代碼段如下:

//#define LOG_NDEBUG 0

#define LOG_TAG "MediaPlayer-JNI"

static JNINativeMethod gMethods[] = {

{"setDataSource", "(Ljava/lang/String;)V",

(void *)android_media_MediaPlayer_setDataSource},

{"setDataSource", "(Ljava/io/FileDescriptor;JJ)V",

(void *)android_media_MediaPlayer_setDataSourceFD},

{"prepare", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_prepare},

{"prepareAsync", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_prepareAsync},

{"_start", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_start},

{"_stop", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_stop},

{"getVideoWidth", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getVideoWidth},

{"getVideoHeight", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getVideoHeight},

{"seekTo", "(I)V", (void *)android_media_MediaPlayer_seekTo},

{"_pause", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_pause},

{"isPlaying", "()Z", (void *)android_media_MediaPlayer_isPlaying},

{"getCurrentPosition", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getCurrentPosition},

{"getDuration", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getDuration},

{"_release", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_release},

{"_reset", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_reset},

{"setAudioStreamType","(I)V", (void *)android_media_MediaPlayer_setAudioStreamType},

{"setLooping", "(Z)V", (void *)android_media_MediaPlayer_setLooping},

{"setVolume", "(FF)V", (void *)android_media_MediaPlayer_setVolume},

{"getFrameAt", "(I)Landroid/graphics/Bitmap;",

(void *)android_media_MediaPlayer_getFrameAt},

{"native_setup", "(Ljava/lang/Object;)V",

(void *)android_media_MediaPlayer_native_setup},

{"native_finalize", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_native_finalize},

};

 static int register_android_media_MediaPlayer(JNIEnv *env){

return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,

"android/media/MediaPlayer", gMethods, NELEM(gMethods));

}

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

if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {

LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");

goto bail;

}

}

   當VM載入libmedia_jni.so檔案時,就呼叫JNI_OnLoad()函數。接着,JNI_OnLoad()呼叫 register_android_media_MediaPlayer()函數。此時,就呼叫到 AndroidRuntime::registerNativeMethods()函數,向VM(即AndroidRuntime)登記gMethods[]表格所含的本地函數了。簡而言之,registerNativeMethods()函數的用途有二:

1) 更有效率去找到函數。

2) 可在執行期間進行抽換。由於gMethods[]是一個<名稱,函數指針>對照表,在程序執行時,可多次呼叫registerNativeMethods()函數來更換本地函數之指針,而達到彈性抽換本地函數之目的。

(4). Andoird 中使用了一種不同傳統Java JNI的方式來定義其native的函數。其中很重要的區別是Andorid使用了一種Java 和 C 函數的映射表數組並在其中描述了函數的參數和返回值。這個數組的類型是JNINativeMethod,定義如下:

typedef struct {

const char* name; /*Java中函數的名字*/

const char* signature; /*描述了函數的參數和返回值*/

void* fnPtr; /*函數指針,指向C函數*/

} JNINativeMethod;

其中比較難以理解的是第二個參數,例如 "()V" ,"(II)V", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V". 實際上這些字符是與函數的參數類型一一對應的。"()" 中的字符表示參數,後面的則代表返回值。例如"()V" 就表示void Func(); "(II)V" 表示 void Func(int, int);

具體的每一個字符的對應關係如下:

字符 Java類型 C類型

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

 數組則以"["開始,用兩個字符表示

[I jintArray int[]

[F jfloatArray float[]

[B jbyteArray byte[]

[C jcharArray char[]

[S jshortArray short[]

[D jdoubleArray double[]

[J jlongArray long[]

[Z jbooleanArray boolean[]

上面的都是基本類型如果Java函數的參數是class,則以"L"開頭,以";"結尾,中間是用"/" 隔開的包及類名。而其對應的C函數名的參數則爲jobject. 一個例外是String類,其對應的類爲jstring

Ljava/lang/String; String jstring

Ljava/net/Socket; Socket jobject

如果JAVA函數位於一個嵌入類,則用$作爲類名間的分隔符。

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

6. Android JNI編程實踐

(1) 直接使用java本身jni接口(windows/ubuntu)

1). 在Eclipsh中新建一個android應用程序。兩個類:一個繼承於Activity,UI顯示用。另一個包含native方法。編譯生成所有類。

jnitest.java文件:

package com.hello.jnitest;

import android.app.Activity;

import android.os.Bundle;

public class jnitest extends Activity {

/** Called when the activity is first created. */

@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

  super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.main);

 Nadd cal = new Nadd();

 setTitle("The Native Add Result is " + String.valueOf(cal.nadd(10, 19)));

}

}

Nadd.java文件:

package com.hello.jnitest;

public class Nadd {

static {

System.loadLibrary("Nadd");

}

public native int nadd(int a, int b);

}

以上在windows中完成。

2). 使用javah命令生成C/C++的.h文件。注意類要包含包名,路徑文件夾下要包含所有包中的類,否則會報找不到類的錯誤。classpath參數指定到包名前一級文件夾,文件夾層次結構要符合java類的組織層次結構。

javah -classpath ../jnitest/bin com.hello.jnitest.Nadd

com_hello_jnitest_Nadd .h文件:

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */

#include <jni.h>

/* Header for class com_hello_jnitest_Nadd */

#ifndef _Included_com_hello_jnitest_Nadd

#define _Included_com_hello_jnitest_Nadd

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

/*

* Class: com_hello_jnitest_Nadd

* Method: nadd

* Signature: (II)I

*/

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_jnitest_Nadd_nadd

(JNIEnv *, jobject, jint, jint);

 #ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif

3).編輯.c文件實現native方法。

com_hello_jnitest_Nadd.c文件:

#include <stdlib.h>

#include "com_hello_jnitest_Nadd.h"

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_jnitest_Nadd_nadd(JNIEnv * env, jobject c, jint a, jint b)

{

return (a+b);

}

4).編譯.c文件生存動態庫。

arm-none-linux-gnueabi-gcc -I/home/a/work/android/jdk1.6.0_17/include -I/home/a/work/android/jdk1.6.0_17/include/linux -fpic -c com_hello_jnitest_Nadd.c

arm-none-linux-gnueabi-ld -T/home/a/CodeSourcery/Sourcery_G++_Lite/arm-none-linux-gnueabi/lib/ldscripts/armelf_linux_eabi.xsc -share -o libNadd.so com_hello_jnitest_Nadd.o

得到libNadd.so文件。

以上在ubuntu中完成。

5).將相應的動態庫文件push到avd的system/lib中:adb push libNadd.so /system/lib。若提示Read-only file system錯誤,運行adb remount命令,即可。

Adb push libNadd.so /system/lib

6).在eclipsh中運行原應用程序即可。

以上在windows中完成。

對於一中生成的so文件也可採用二中的方法編譯進apk包中。只需在工程文件夾中建libs\armeabi文件夾(其他文件夾名無效,只建立libs文件夾也無效),然後將so文件拷入,編譯工程即可。

(2).使用NDK生成本地方法(ubuntu and windows)

1).安裝NDK:解壓,然後進入NDK解壓後的目錄,運行build/host-setup.sh(需要Make 3.81和awk)。若有錯,修改host-setup.sh文件:將#!/bin/sh修改爲#!/bin/bash,再次運行即可。

2).在apps文件夾下建立自己的工程文件夾,然後在該文件夾下建一文件Application.mk和項project文件夾。

Application.mk文件:

APP_PROJECT_PATH := $(call my-dir)/project

APP_MODULES := myjni

3).在project文件夾下建一jni文件夾,然後新建Android.mk和myjni.c。這裏不需要用javah生成相應的.h文件,但函數名要包含相應的完整的包、類名。

4).編輯相應文件內容。

Android.mk文件:

# Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project

#

# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");

# you may not use this file except in compliance with the License.

# You may obtain a copy of the License at

#

# http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

#

# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software

# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,

# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.

# See the License for the specific language governing permissions and

# limitations under the License.

#

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

 LOCAL_MODULE := myjni

LOCAL_SRC_FILES := myjni.c

 include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

 myjni.c文件:

#include <string.h>

#include <jni.h>

 jstring

Java_com_hello_NdkTest_NdkTest_stringFromJNI( JNIEnv* env,

jobject thiz )

{

return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from My-JNI !");

}

myjni文件組織:

a@ubuntu:~/work/android/ndk-1.6_r1/apps$ tree myjni

myjni

|-- Application.mk

`-- project

|-- jni

| |-- Android.mk

| `-- myjni.c

`-- libs

`-- armeabi

`-- libmyjni.so

4) directories, 4 files

5) 編譯:make APP=myjni.

以上內容在ubuntu完成。以下內容在windows中完成。當然也可以在ubuntu中完成。

6) 在eclipsh中創建android application。將myjni中自動生成的libs文件夾拷貝到當前工程文件夾中,編譯運行即可。

NdkTest.java文件:

package com.hello.NdkTest;

import android.app.Activity;

import android.os.Bundle;

import android.widget.TextView;

public class NdkTest extends Activity {

/** Called when the activity is first created. */

@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

TextView tv = new TextView(this);

tv.setText( stringFromJNI() );

setContentView(tv);

}

 public native String stringFromJNI();

 static {

 System.loadLibrary("myjni");

}

}

對於二中生成的so文件也可採用一中的方法push到avd中運行。

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