Android JNI

 

http://baike.baidu.com/view/1272329.htm

JNI是Java Native Interface的缩写，中文为JAVA本地调用。从Java1.1开始，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一开始是为了本地已编译语言，尤其是C和C++而设计的，但是它并不妨碍你使用其他语言，只要调用约定受支持就可以了。




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"