android JNI 学习笔记

JNI是Java Native Interface的缩写，译为Java本地接口。它允许Java代码和其他语言编写的代码进行交互。在android中提供JNI的方式，让Java程序可以调用C语言程序。android中很多Java类都具有native接口，这些接口由本地实现，然后注册到系统中。

主要的JNI代码放在以下的路径中：frameworks/base/core/jni/，这个路径中的内容被编译成库 libandroid_runtime.so，这是个普通的动态库，被放置在目标系统的/system/lib目录下。此外，android还有其他的 JNI库。JNI中的各个文件，实际上就是普通的C++源文件；在android中实现的JNI库，需要连接动态库 libnativehelper.so。
1，JNI的实现方式
实现JNI需要在Java源代码中声明，在C++代码中实现JNI的各种方法，并把这些方法注册到系统中。实现JNI的核心是 JNINativeMethod结构体。
typedef struct {
const char* name;
const char* signature;
void* fnPtr;
} JNINativeMethod;
第一个变量name是Java中JNI函数的名字，第二个变量signature用字符串描述函数参数和返回值，第三个变量fnPtr是JNI函数C指针。
在Java代码中，定义的函数由JNI实现时，需要指定函数为native。
2，在应用程序中使用JNI，可以通过代码中/development/samples/SimpleJNI来分析：
A，分析顶层 Android.mk文件
LOCAL_PACKAGE_NAME := SimpleJNI //生成PACKAGE的名字，在out/target/product/smdk6410/obj/APPS
LOCAL_JNI_SHARED_LIBRARIES := libsimplejni //生成JNI共享库的名字，在....smdk6410/obj/SHARED_LIBRARIES
include $(BUILD_PACKAGE) //以生成APK的方式编译
include $(call all-makefiles-under,$(LOCAL_PATH)) //调用下层makefile
B，分析 JNI目录下Android.mk文件
LOCAL_SRC_FILES:= / //JNI的C++源文件
native.cpp
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) //以共享库方式编译
3，JNI的代码实现和调用
A，native.cpp内容
static jint add(JNIEnv *env, jobject thiz, jint a, jint b){} //定义JAVA方法add
static const char *classPathName = "com/example/android/simplejni/Native"; //目标JAVA类路径
static JNINativeMethod methods[] = { //本地实现方法列表
{"add", "(II)I", (void*)add },
};
static int registerNativeMethods(JNIEnv* env, const char* className,
JNINativeMethod* gMethods, int numMethods){} //为调用的某个JAVA类注册本地JNI函数
static int registerNatives(JNIEnv* env){} //为当前平台注册所有类及JNI函数
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) //为当前虚拟机平台注册本地JNI
以上三个从下到上依次调用
B，SimpleJNI.java 内容
package com.example.android.simplejni; //JAVA包，跟文件路径对应
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView; //需要包含的类，以便调用函数
public class SimpleJNI extends Activity {
/** Called when the activity is first created. */
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
TextView tv = new TextView(this);
int sum = Native.add(2, 3); //调用Native类的函数add，该add就是JNI函数，由CPP实现
tv.setText("2 + 3 = " + Integer.toString(sum));
setContentView(tv); //在屏幕上显示
}
}
class Native {
static {
// The runtime will add "lib" on the front and ".o" on the end of
// the name supplied to loadLibrary.
System.loadLibrary("simplejni"); //载入由native.cpp生成的动态库，全名是lib+simplejni+.o
}
static native int add(int a, int b); //声明动态库中实现的JNI函数add，供JAVA调用
}
编译生成PACKAGE后，安装到MID上，运行即是2+3=5。
JNI 是Java Native Interface。
Java Native Interface (JNI)标准成为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互操作。
下面就是我在 Android 环境中一个Test JNI 的代码。
1.
// TestNativeApi.java
// Native程序，编译成jar包形式，被上层java应用调用。
// static 函数中调用 android System.loadLibrary() 来调用 .so 库，
// loadLibrary()会判断 .so库的类型，如果是jni库，则会调用 .so库中的 JNI_OnLoad()函数来注册jni interface.
package com.me.test;
import android.util.Log;
public final class TestNativeApi {
static {
try {
System.loadLibrary("itest_jni");
} catch (UnsatisfiedLinkError e) {
Log.d("itest_jni", "itest jni library not found!");
}
}
/**
* This class is uninstantiable.
*/
private TestNativeApi() {
// This space intentionally left blank.
}
public native static int apiFunction();
}
// Android.mk for TestNativeApi.java
// 通过函数 BUILD_JAVA_LIBRARY 编译成jar.
# Build com.me.test.jar
# ============================================================
test_dirs := /
./test/java/com/me/test
test_src_files := $(call all-java-files-under,$(cm_dirs))
# ==== the library =========================================
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_SRC_FILES := $(test_src_files)
LOCAL_NO_STANDARD_LIBRARIES := true
LOCAL_JAVA_LIBRARIES := core framework
LOCAL_MODULE := com.me.test
include $(BUILD_JAVA_LIBRARY)

2.
// TestInternalApi.cpp
// JNI interface class, JNI_OnLoad()函数在.so被load的时候调用
// JNI interface function中可以调用底层的 C++/C函数控制硬件等
#define LOG_TAG "itest_jni"
#include <utils/misc.h>
#include <utils/Log.h>
#include "jni.h"
#include "JNIHelp.h"
#include "android_runtime/AndroidRuntime.h"
#include "scm_dbus_utils.h"
#define INTERNALAPI_PKG_NAME "com/me/test/TestNativeApi"
using namespace android;
static jint test_TestInterAPI_Func(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
jint ret = (jint)0;
LOGD("call /"%s/"", __FUNCTION__);
return ret;
}
/*
* JNI registration.
*/
static JNINativeMethod gTestInterApiMethods[] = {
{ "apiFunction", "()I", (void *)test_TestInterAPI_Func }
};
int register_com_me_test_TestInternalApiNative(JNIEnv *env)
{
return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, INTERNALAPI_PKG_NAME, gTestInterApiMethods, NELEM(gTestInterApiMethods));
}
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;
LOGD("TestInteralApi JNI loaded");
if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
LOGE("GetEnv failed");
goto bail;
}
assert(env != NULL);
if (register_com_me_test_TestInternalApiNative(env) < 0) {
LOGE("TestInternalApi native registration failed");
goto bail;
}
result = JNI_VERSION_1_4;
bail:
return result;
}

// Android.mk for TestInternalApi.cpp
// 通过函数 BUILD_SHARED_LIBRARY 编译成 .so .
include $(CLEAR_VARS)
ifeq ($(TARGET_ARCH), arm)
LOCAL_CFLAGS += -DPACKED="__attribute__ ((packed))"
else
LOCAL_CFLAGS += -DPACKED=""
endif
LOCAL_SRC_FILES:= /
TestInternalApi.cpp
LOCAL_C_INCLUDES += /
$(JNI_H_INCLUDE)
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := /
libandroid_runtime /
libnativehelper /
libcutils /
libutils /
libdvm
LOCAL_MODULE:= libitest_jni
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
endif


Android JNI 使用的数据结构JNINativeMethod详解
Andoird 中使用了一种不同传统Java JNI的方式来定义其native的函数。其中很重要的区别是Andorid使用了一种Java 和 C 函数的映射表数组，并在其中描述了函数的参数和返回值。这个数组的类型是JNINativeMethod，定义如下：
typedef struct {
const char* name;
const char* signature;
void* fnPtr;
} JNINativeMethod;
第一个变量name是Java中函数的名字。
第二个变量signature，用字符串是描述了函数的参数和返回值
第三个变量fnPtr是函数指针，指向C函数。
其中比较难以理解的是第二个参数，例如
"()V"
"(II)V"
"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"
实际上这些字符是与函数的参数类型一一对应的。
"()" 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
[I jintArray int[]
[F jfloatArray float[]
[B jbyteArray byte[]
[C jcharArray char[]
[S jshortArray short[]
[D jdoubleArray double[]
[J jlongArray long[]
[Z jbooleanArray boolean[]
上面的都是基本类型。如果Java函数的参数是class，则以"L"开头，以";"结尾中间是用"/" 隔开的包及类名。而其对应的C函数名的参数则为jobject. 一个例外是String类，其对应的类为jstring
Ljava/lang/String; String jstring
Ljava/net/Socket; Socket jobject
如果JAVA函数位于一个嵌入类，则用$作为类名间的分隔符。
例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"
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