Android中JNI编程的那些事儿【转】

后续可能为需要加入一些特定的模块到android中，所以JNI还需继续熟悉起来

本文转自：http://www.cnblogs.com/MarsGG/articles/2057433.html

首先说明，Android系统不允许一个纯粹使用C/C++的程序出现，它要求必须是通过Java代码嵌入Native C/C++——即通过JNI的方式来使用本地（Native）代码。因此JNI对Android底层开发人员非常重要。

如何将.so文件打包到.APK

让我们先从最简单的情况开始，假如已有一个JNI实现——libxxx.so文件，那么如何在APK中使用它呢？

在我最初写类似程序的时候，我会将libxxx.so文件push到/system/lib/目录下，然后在Java代码中执行System.loadLibrary(xxx)，这是个可行的做法，但需要取得/system/lib目录的写权限（模拟器通过adb remount取得该权限）。但模拟器重启之后libxxx.so文件会消失。现在我找到了更好的方法，把.so文件打包到apk中分发给最终用户，不管是模拟器或者真机，都不再需要system分区的写权限。实现步骤如下：

1、在你的项目根目录下建立libs/armeabi目录；

2、将libxxx.so文件copy到libs/armeabi/下；

3、此时ADT插件自动编译输出的.apk文件中已经包括.so文件了；

4、安装APK文件，即可直接使用JNI中的方法；

我想还需要简单说明一下libxxx.so的命名规则，沿袭Linux传统，lib<something>.so是类库文件名称的格式，但在Java的System.loadLibrary("something")方法中指定库名称时，不能包括前缀——lib，以及后缀——.so。

准备编写自己的JNI模块

你一定想知道如何编写自己的xxx.so，不过这涉及了太多有关JNI的知识。简单的说：JNI是Java平台定义的用于和宿主平台上的本地代码进行交互的“Java标准”，它通常有两个使用场景：1.使用(之前使用c/c++、delphi开发的)遗留代码；2.为了更好、更直接地与硬件交互并获得更高性能。你可以通过以下链接了解JNI的更多资料：

Java Native Interface Developer Guides

Java Native Interface Specification

Java本地接口(JNI)基本功能

Book：JNI Programmer's Guide and Specification

JNI之Hello World

1、首先创建含有native方法的Java类：

Java代码

packagecom.okwap.testjni;
publicfinalclassMyJNI{
//native方法,
publicstaticnativeStringsayHello(Stringname);
}

2、通过javah命令生成.h文件，内容如下(com_okwap_testjni.h文件)：

C代码

/*DONOTEDITTHISFILE-itismachinegenerated*/
#include<jni.h>
/*Headerforclasscom_okwap_testjni_MyJNI*/
#ifndef_Included_com_okwap_testjni_MyJNI
#define_Included_com_okwap_testjni_MyJNI
#ifdef__cplusplus
extern"C"{
#endif
/*
*Class:com_okwap_testjni_MyJNI
*Method:sayHello
*Signature:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORTjstringJNICALLJava_com_okwap_testjni_MyJNI_sayHello
(JNIEnv*,jclass,jstring);
#ifdef__cplusplus
}
#endif
#endif

这是一个标准的C语言头文件，其中的JNIEXPORT、JNICALL是JNI关键字(事实上它是没有任何内容的宏，仅用于指示性说明)，而jint、jstring是JNI环境下对int及java.lang.String类型的映射。这些关键字的定义都可以在jni.h中看到。

3、在 com_okwap_testjni.c文件中实现以上方法：

Java代码

#include<string.h>
#include<jni.h>
#include"com_okwap_testjni.h"
JNIEXPORTjstringJNICALLJava_com_okwap_testjni_MyJNI_sayHello(JNIEnv*env,jclass,jstringstr){
//从jstring类型取得c语言环境下的char*类型
constchar*name=(*env)->GetStringUTFChars(env,str,0);
//本地常量字符串
char*hello="你好，";
//动态分配目标字符串空间
char*result=malloc((strlen(name)+strlen(hello)+1)*sizeof(char));
memset(result,0,sizeof(result));
//字符串链接
strcat(result,hello);
strcat(result,name);
//释放jni分配的内存
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env,str,name);
//生成返回值对象
str=(*env)->NewStringUTF(env,"你好JNI~!");
//释放动态分配的内存
free(result);
//
returnstr;
}

4、编译——两种不同的编译环境

以上的C语言代码要编译成最终.so动态库文件，有两种途径：

Android NDK：全称是Native Developer Kit，是用于编译本地JNI源码的工具，为开发人员将本地方法整合到Android应用中提供了方便。事实上NDK和完整源码编译环境一样，都使用Android的编译系统——即通过Android.mk文件控制编译。NDK可以运行在Linux、Mac、Window(+cygwin)三个平台上。有关NDK的使用方法及更多细节请参考以下资料：
- eoe特刊第七期《NDK总结》http://blog.eoemobile.com/?p=27
- http://androidappdocs.appspot.com/sdk/ndk/index.html；
完整源码编译环境：Android平台提供有基于make的编译系统，为App编写正确的Android.mk文件就可使用该编译系统。该环境需要通过git从官方网站获取完整源码副本并成功编译，更多细节请参考：http://source.android.com/index.html

不管你选择以上两种方法的哪一个，都必须编写自己的Android.mk文件，有关该文件的编写请参考相关文档。

JNI组件的入口函数——JNI_OnLoad()、JNI_OnUnload()

JNI组件被成功加载和卸载时，会进行函数回调，当VM执行到System.loadLibrary(xxx)函数时，首先会去执行JNI组件中的JNI_OnLoad()函数，而当VM释放该组件时会呼叫JNI_OnUnload()函数。先看示例代码：

C代码

//onLoad方法，在System.loadLibrary()执行时被调用
jintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved){
LOGI("JNI_OnLoadstartup~~!");
returnJNI_VERSION_1_4;
}
//onUnLoad方法，在JNI组件被释放时调用
voidJNI_OnUnload(JavaVM*vm,void*reserved){
LOGE("callJNI_OnUnload~~!!");
}

JNI_OnLoad()有两个重要的作用：

指定JNI版本：告诉VM该组件使用那一个JNI版本(若未提供JNI_OnLoad()函数，VM会默认该使用最老的JNI 1.1版)，如果要使用新版本的JNI，例如JNI 1.4版，则必须由JNI_OnLoad()函数返回常量JNI_VERSION_1_4(该常量定义在jni.h中) 来告知VM。
初始化设定，当VM执行到System.loadLibrary()函数时，会立即先呼叫JNI_OnLoad()方法，因此在该方法中进行各种资源的初始化操作最为恰当。

JNI_OnUnload()的作用与JNI_OnLoad()对应，当VM释放JNI组件时会呼叫它，因此在该方法中进行善后清理，资源释放的动作最为合适。

使用registerNativeMethods方法

对Java程序员来说，可能我们总是会遵循：1.编写带有native方法的Java类；--->2.使用javah命令生成.h头文件；--->3.编写代码实现头文件中的方法，这样的“官方” 流程，但也许有人无法忍受那“丑陋”的方法名称，RegisterNatives方法能帮助你把c/c++中的方法隐射到Java中的native方法，而无需遵循特定的方法命名格式。来看一段示例代码吧：

C代码

//定义目标类名称
staticconstchar*className="com/okwap/testjni/MyJNI";
//定义方法隐射关系
staticJNINativeMethodmethods[]={
{"sayHello","(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;",(void*)sayHello},
};
jintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved){
//声明变量
jintresult=JNI_ERR;
JNIEnv*env=NULL;
jclassclazz;
intmethodsLenght;
//获取JNI环境对象
if((*vm)->GetEnv(vm,(void**)&env,JNI_VERSION_1_4)!=JNI_OK){
LOGE("ERROR:GetEnvfailed\n");
returnJNI_ERR;
}
assert(env!=NULL);
//注册本地方法.Load目标类
clazz=(*env)->FindClass(env,className);
if(clazz==NULL){
LOGE("Nativeregistrationunabletofindclass'%s'",className);
returnJNI_ERR;
}
//建立方法隐射关系
//取得方法长度
methodsLenght=sizeof(methods)/sizeof(methods[0]);
if((*env)->RegisterNatives(env,clazz,methods,methodsLenght)<0){
LOGE("RegisterNativesfailedfor'%s'",className);
returnJNI_ERR;
}
//
result=JNI_VERSION_1_4;
returnresult;
}

建立c/c++方法和Java方法之间映射关系的关键是 JNINativeMethod 结构，该结构定义在jni.h中，具体定义如下：

C代码

typedefstruct{
constchar*name;//java方法名称
constchar*signature;//java方法签名
void*fnPtr;//c/c++的函数指针
}JNINativeMethod;

参照上文示例中初始化该结构的代码：

C代码

//定义方法隐射关系
staticJNINativeMethodmethods[]={
{"sayHello","(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;",(void*)sayHello},
};

其中比较难以理解的是第二个参数——signature字段的取值，实际上这些字符与函数的参数类型/返回类型一一对应，其中"()" 中的字符表示参数，后面的则代表返回值。例如"()V" 就表示void func()，"(II)V" 表示 void func(int, int)，具体的每一个字符的对应关系如下：

字符 Java类型 C/C++类型
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

数组则以"["开始，用两个字符表示：

字符 java类型 c/c++类型
[Z jbooleanArray boolean[]
[I jintArray int[]
[F jfloatArray float[]
[B jbyteArray byte[]
[C jcharArray char[]
[S jshortArray short[]
[D jdoubleArray double[]
[J jlongArray long[]

上面的都是基本类型，如果参数是Java类，则以"L"开头，以";"结尾，中间是用"/"隔开包及类名，而其对应的C函数的参数则为jobject，一个例外是String类，它对应C类型jstring，例如：Ljava/lang /String; 、Ljava/net/Socket; 等，如果JAVA函数位于一个嵌入类（也被称为内部类），则用$作为类名间的分隔符，例如："Landroid/os/FileUtils$FileStatus;"。

使用registerNativeMethods方法不仅仅是为了改变那丑陋的长方法名，最重要的是可以提高效率，因为当Java类别透过VM呼叫到本地函数时，通常是依靠VM去动态寻找.so中的本地函数(因此它们才需要特定规则的命名格式)，如果某方法需要连续呼叫很多次，则每次都要寻找一遍，所以使用RegisterNatives将本地函数向VM进行登记，可以让其更有效率的找到函数。

registerNativeMethods方法的另一个重要用途是，运行时动态调整本地函数与Java函数值之间的映射关系，只需要多次调用registerNativeMethods()方法，并传入不同的映射表参数即可。

JNI中的日志输出

你一定非常熟悉在Java代码中使用Log.x(TAG,“message”)系列方法，在c/c++代码中也一样，不过首先你要include相关头文件。遗憾的是你使用不同的编译环境(请参考上文中两种编译环境的介绍)，对应的头文件略有不同。。

如果是在完整源码编译环境下，只要include <utils/Log.h>头文件，就可以使用对应的LOGI、LOGD等方法了，同时请定义LOG_TAG，LOG_NDEBUG等宏值，示例代码如下：

C代码

#defineLOG_TAG"HelloJni"
#defineLOG_NDEBUG0
#defineLOG_NIDEBUG0
#defineLOG_NDDEBUG0
#include<string.h>
#include<jni.h>
#include<utils/Log.h>
jstringJava_com_inc_android_ime_HelloJni_stringFromJNI(JNIEnv*env,jobjectthiz){
LOGI("CallstringFromJNI!\n");
return(*env)->NewStringUTF(env,"HellofromJNI（中文）!");
}

与日志相关的.h头文件，在以下源码路径：

myeclair\frameworks\base\include\utils\Log.h

myeclair\system\core\include\cutils\log.h

如果你是在NDK环境下编译，则需要#include <android/log.h>，示例代码如下：

C代码

#defineLOG_TAG"HelloJni"
#include<string.h>
#include<jni.h>
#include<utils/Log.h>
jstringJava_com_inc_android_ime_HelloJni_stringFromJNI(JNIEnv*env,jobjectthiz){
__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG,"CallstringFromJNI!\n");
return(*env)->NewStringUTF(env,"HellofromJNI（中文）!");
}

很可惜，其中用于日志输出的方法是：__android_log_print(....)，并不是我们熟悉的LOG.x(...)系列方法。不过好的一点是android/log.h文件在完整源码环境下也是可用的，因此，可以用一下的头文件来统两种环境下的差异：

C代码

/*
*jnilogger.h
*
*Createdon:2010-11-15
*Author:INC062805
*/
#ifndef__JNILOGGER_H_
#define__JNILOGGER_H_
#include<android/log.h>
#ifdef_cplusplus
extern"C"{
#endif
#ifndefLOG_TAG
#defineLOG_TAG"MY_LOG_TAG"
#endif
#defineLOGD(...)__android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#defineLOGI(...)__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#defineLOGW(...)__android_log_print(ANDROID_LOG_WARN,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#defineLOGE(...)__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#defineLOGF(...)__android_log_print(ANDROID_LOG_FATAL,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
#ifdef__cplusplus
}
#endif
#endif/*__JNILOGGER_H_*/

你可以下载以上头文件，来统一两种不同环境下的使用差异。另外，不要忘了在你的Android.mk文件中加入对类库的应用，两种环境下分别是：

Java代码

ifeq($(HOST_OS),windows)
#NDK环境下
LOCAL_LDLIBS:=-llog
else
#完整源码环境下
LOCAL_SHARED_LIBRARIES:=libutils
endif

。未完待续》。。。。。。。。。。。。。。

Android为JNI提供的助手方法

myeclair\dalvik\libnativehelper\include\nativehelper

在完整源码编译环境下，Android在myeclair\dalvik\libnativehelper\include\nativehelper\JNIHelp.h头文件中提供了助手函数，用于本地方法注册、异常处理等任务，还有一个用于计算方法隐射表长度的宏定义：

C代码

#ifndefNELEM
#defineNELEM(x)((int)(sizeof(x)/sizeof((x)[0])))
#endif
//有了以上宏定义后，注册方法可以按如下写，该宏定义可以直接copy到NDK环境下使用：
(*env)->RegisterNatives(env,clazz,methods,NELEM(methods));

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