JNI技術與Android應用
本文轉自http://www.cnblogs.com/yc_sunniwell/archive/2010/07/05/1771149.html
1. 什么是 JNI
JNI是Java Native Interface的縮寫。從Java 1.1開始,JNI標準成為java平臺的一部分,它允許Java和其他語言進行交互。JNI一開始為C和C++而設計的,但是它并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,或者為了提高程序的性能。關于 JNI 的用法很簡單,有點像 java 里的 reflect 的工作機制,有興趣的朋友可以參看Java 本地接口規范 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類名生成擴展名為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 工程里
(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 里的方法,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
這里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為中介使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,至于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)
發布 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里面的函數的入口地址,然后在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為java class "Binder"里的一個成員變量
-> 注意,這里將要訪問的那個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里面,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,以后每次要訪問該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為java class "Binder"里的一個成員函數
步驟4) 用類似于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類型對象里面的成員mObject的值
步驟5) 用類似于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 => 相當于java的那個class里面有的函數使用CPP代碼來實現了
1)通過結構JNINativeMethod描述java代碼調用函數和CPP函數的對應關系:
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函數注冊到java的某個class中: 使用函數AndroidRuntime::registerNativeMethods()來注冊
=> 這之后,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。為了初始化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,因為后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。所以為了保證可移植性,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:
由于調用了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。便于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。后兩個都是sourceforge上的開源項目,同時也都是基于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于native的PE結構,windows上的jvm也是基于native結構實現的。Java應用體 系都是構建于jvm之上。
Jni對于應用本身來說,可以看做一個代理模式。對于開發者來說,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通過加載并調用此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
由于Android的應用層的類都是以Java寫的,這些Java類編譯為Dex型式的Bytecode之后,必須靠Dalvik虛擬機(VM: Virtual Machine)來執行。VM在Android平臺里,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,然后讓Java的函數順利地調用到C組件的函數。此時,VM扮演著橋梁的角色,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,那么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框架里所提供的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之后,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組件里的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。由于新版的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)由于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檔案里,就提供了JNI_OnLoad()函數,其程式碼片段為:
//#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,于是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里,以便能加快后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()函數來進行善后清除動作。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()函數里,就透過VM之指標而取得JNIEnv之指標值,并存入env指標變數里,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;
}
}
由于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。為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沖突問題,才能確保所寫的 本地函數能安全地在Android的多執行緒VM里安全地執行。基于這個理由,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,以便化解資料沖突的問題。
例如,在register_android_media_MediaPlayer()函數里,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里執行了。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里的本地函數。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檔案里的代碼段如下:
//#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。接著,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。由于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,并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,后面的則代表返回值。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系如下:
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函數名的參數則為jobject. 一個例外是String類,其對應的類為jstring
Ljava/lang/String; String jstring
Ljava/net/Socket; Socket jobject
如果JAVA函數位于一個嵌入類,則用$作為類名間的分隔符。
例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$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:一個繼承于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。
對于一中生成的so文件也可采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),然后將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,然后進入NDK解壓后的目錄,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修改為#!/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,然后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,然后新建Android.mk和myjni.c。這里不需要用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");
}
}
對于二中生成的so文件也可采用一中的方法push到avd中運行。