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JavaNativeInterfaceJNI标准是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交互操作。
1.1.1.1.从如何载入从如何载入从如何载入从如何载入.so.so.so.so档案谈起档案谈起档案谈起档案谈起由于
Android的应用层的类都是以Java写的这些Java类编译为Dex型式的Bytecode之后必须靠Dalvik虚拟机VM:VirtualMachine来执行。
VM在
Android平台里扮演很重要的角色。
此外在执行Java类的过程中如果Java类需要与C组件沟通时VM就会去载入C组件然后让Java的函数顺利地调用到C组件的函数。
此时VM扮演着桥梁的角色让Java与C组件能通过标准的JNI介面而相互沟通。
应用层的Java类是在虚拟机VM:VitualMachine上执行的而C件不是在VM上执行那么Java程式又如何要求VM去载入Load所指定的C组件呢可使用下述指令System.loadLibrary.so的档案名例如
Android框架里所提供的MediaPlayer.java类含指令java代码1.publicclassMediaPlayer2.static3.System.loadLibrary“media_jni”4.5.复制代码这要求VM去载入
Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案。
载入.so之后Java类与.so档案就汇合起来一起执行了。
2.2.2.2.如何撰写如何撰写如何撰写如何撰写.so.so.so.so的入口函数的入口函数的入口函数的入口函数—-JNI_OnLoad与JNI_OnUnload函数的用途当
Android的VMVirtualMachine执行到System.loadLibrary函数时首先会去执行C组件里的JNI_OnLoad函数。
它的用途有二1告诉VM此C组件使用那一个JNI版本。
如果你的.so档没有提供JNI_OnLoad函数VM会默认该.so档是使用最老的JNI1.1版本。
由于新版的JNI做了许多扩充如果需要使用JNI的新版功能例如JNI1.4的java.nio.ByteBuffer就必须藉由JNI_OnLoad函数来告知VM。
2由于VM执行到System.loadLibrary函数时就会立即先呼叫JNI_OnLoad所以C组件的开发者可以藉由JNI_OnLoad来进行C组件内的初期值之设定Initialization。
例如在
Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里就提供了JNI_OnLoad函数其程式码片段为java代码1.//defineLOG_NDEBUG02.defineLOG_TAG“MediaPlayer-JNI”3.jintJNI_OnLoadJavaVMvmvoidreserved4.5.JNIEnvenvNULL6.jintresult-17.ifvm-gtGetEnvvoidampenvJNI_VERSION_1_4JNI_OK8.LOGE“ERROR:GetEnvfailedn”9.gotobail10.11.assertenvNULL12.ifregister_
android_media_MediaPlayerenvlt013.LOGEquotERROR:MediaPlayernativeregistrationfailednquot14.gotobail15.16.ifregister_
android_media_MediaRecorderenvlt017.LOGEquotERROR:MediaRecordernativeregistrationfailednquot18.gotobail19.20.ifregister_
android_media_MediaScannerenvlt021.LOGEquotERROR:MediaScannernativeregistrationfailednquot22.gotobail23.24.ifregister_
android_media_MediaMetadataRetrieverenvlt025.LOGEquotERROR:MediaMetadataRetrievernativeregistrationfailednquot26.gotobail27.28./success--returnvalidversionnumber/29.resultJNI_VERSION_1_430.bail:31.returnresult32.此函数回传JNI_VERSION_1_4值给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动作可呼叫任何本地函数例如指令java代码1.ifregister_
android_media_MediaPlayerenvlt02.LOGEquotERROR:MediaPlayernativeregistrationfailednquot3.gotobail4.复制代码就将此组件提供的各个本地函数NativeFunction登记到VM里以便能加快后续呼叫本地函数的效率。
JNI_OnUnload函数与JNI_OnLoad相对应的。
在载入C组件时会立即呼叫JNI_OnLoad来进行组件内的初期动作而当VM释放该C组件时则会呼叫JNI_OnUnload函数来进行善后清除动作。
当VM呼叫JNI_OnLoad或JNI_Unload函数时都会将VM的指针Pointer传递给它们其参数如下java代码1.jintJNI_OnLoadJavaVMvmvoidreserved2.jintJNI_OnUnloadJavaVMvmvoidreserved复制代码在JNI_OnLoad函数里就透过VM之指标而取得JNIEnv之指标值并存入env指标变数里如下述指令java代码1.jintJNI_OnLoadJavaVMvmvoidreserved2.JNIEnvenvNULL3.jintresult-14.ifvm-gtGetEnvvoidampenvJNI_VERSION_1_4JNI_OK5.LOGE“ERROR:GetEnvfailedn”6.gotobail7.8.复制代码由于VM通常是多执行绪Multi-threading的执行环境。
每一个执行绪在呼叫JNI_OnLoad时所传递进来的JNIEnv指标值都是不同的。
为了配合这种多执行绪的环境C组件开发者在撰写本地函数时可藉由JNIEnv指标值之不同而避免执行绪的资料冲突问题才能确保所写的本地函数能安全地在
Android的多执行绪VM里安全地执行。
基于这个理由当在呼叫C组件的函数时都会将JNIEnv指标值传递给它如下java代码1.jintJNI_OnLoadJavaVMvmvoidreserved2.3.JNIEnvenvNULL4.ifregister_
android_media_MediaPlayerenvlt05.6.复制代码这JNI_OnLoad呼叫register_
android_media_MediaPlayerenv函数时就将env指标值传递过去。
如此在register_
android_media_MediaPlayer函数就能藉由该指标值而区别不同的执行绪以便化解资料冲突的问题。
例如在register_
android_media_MediaPlayer函数里可撰写下述指令java代码1.ifenv-gtMonitorEnterenvobjJNI_OK2.复制代码查看是否已经有其他执行绪进入此物件如果没有此执行绪就进入该物件里执行了。
还有也可撰写下述指令java代码1.ifenv-gtMonitorExitenvobjJNI_OK2.复制代码查看是否此执行绪正在此物件内执行如果是此执行绪就会立即离开。
3.registerNativeMethods3.registerNativeMethods3.registerNativeMethods3.registerNativeMethods函数的用途函数的用途函数的用途函数的用途应用层级的Java类别透过VM而呼叫到本地函数。
一般是依赖VM去寻找.so里的本地函数。
如果需要连续呼叫很多次每次都需要寻找一遍会多花许多时间。
此时组件开发者可以自行将本地函数向VM进行登记。
例如在
Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里的代码段如下java代码1.//defineLOG_NDEBUG02.defineLOG_TAG“MediaPlayer-JNI”3.staticJNINativeMethodgMethods4.“setDataSource”“Ljava/lang/StringV”5.voidandroid_media_MediaPlayer_setDataSource6.“setDataSource”“Ljava/io/FileDescriptorJJV”7.voidandroid_media_MediaPlayer_setDataSourceFD8.“prepare”“V”voidandroid_media_MediaPlayer_prepare9.“prepareAsync”“V”voidandroid_media_MediaPlayer_prepareAsync10.“_start”“V”voidandroid_media_MediaPlayer_start11.“_stop”“V”voidandroid_media_MediaPlayer_stop12.“getVideoWidth”“I”voidandroid_media_MediaPlayer_getVideoWidth13.“getVideoHeight”“I”voidandroid_media_MediaPlayer_getVideoHeight14.“seekTo”“IV”voidandroid_media_MediaPlayer_seekTo15.“_pause”“V”voidandroid_media_MediaPlayer_pause16.“isPlaying”“Z”voidandroid_media_MediaPlayer_isPlaying17.“getCurrentPosition”“I”voidandroid_media_MediaPlayer_getCurrentPosition18.“getDuration”“I”voidandroid_media_MediaPlayer_getDuration19.“_release”“V”voidandroid_media_MediaPlayer_release20.“_reset”“V”voidandroid_media_MediaPlayer_reset21.“setAudioStreamType””IV”voidandroid_media_MediaPlayer_setAudioStreamType22.“setLooping”“ZV”voidandroid_media_MediaPlayer_setLooping23.“setVolume”“FFV”voidandroid_media_MediaPlayer_setVolume24.“getFrameAt”“ILandroid/graphics/Bitmap”25.voidandroid_media_MediaPlayer_getFrameAt26.“native_setup”“Ljava/lang/ObjectV”27.voidandroid_media_MediaPlayer_native_setup28.“native_finalize”“V”voidandroid_media_MediaPlayer_native_finalize29.30.staticintregister_
android_media_MediaPlayerJNIEnvenv31.returnAndroidRuntime::registerNativeMethodsenv32.“
android/media/MediaPlayer”gMethodsNELEMgMethods33.34.jintJNI_OnLoadJavaVMvmvoidreserved35.ifregister_
android_media_MediaPlayerenvlt036.LOGEquotERROR:MediaPlayernativeregistrationfailednquot37.gotobail38.39.复制代码当VM载入libmedia_jni.so档案时就呼叫JNI_OnLoad函数。
接着JNI_OnLoad呼叫register_
android_media_MediaPlayer函数。
此时就呼叫到AndroidRuntime::registerNativeMethods函数向VM即AndroidRuntime登记gMethods表格所含的本地函数了。
简而言之registerNativeMethods函数的用途有二1更有效率去找到函数。
2可在执行期间进行抽换。
由于gMethods是一个lt名称函数指针gt对照表在程序执行时可多次呼叫registerNativeMethods函数来更换本地函数之指针而达到弹性抽换本地函数之目的。
4.Andoird4.Andoird4.Andoird4.Andoird中使用了一种不同传统中使用了一种不同传统中使用了一种不同传统中使用了一种不同传统JavaJavaJavaJavaJNIJNIJNIJNI的方式来定义的方式来定义的方式来定义的方式来定义其其其其nativenativenativenative的函数。
的函数。
的函数。
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java代码1.typedefstruct2.constcharname/Java中函数的名字/3.constcharsignature/描述了函数的参数和返回值/4.voidfnPtr/函数指针指向C函数/5.JNINativeMethod复制代码其中比较难以理解的是第二个参数例如java代码1.“V”2.“IIV”3.“Ljava/lang/StringLjava/lang/StringV”复制代码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voidFunc“IIV”表示voidFuncintint具体的每一个字符的对应关系如下字符Java类型C类型java代码1.Vvoidvoid2.Zjbooleanboolean3.Ijintint4.Jjlonglong5.Djdoubledouble6.Fjfloatfloat7.Bjbytebyte8.Cjcharchar9.Sjshortshort复制代码数组则以”quot开始用两个字符表示java代码1.IjintArrayint2.FjfloatArrayfloat3.BjbyteArraybyte4.CjcharArraychar5.SjshortArrayshort6.DjdoubleArraydouble7.JjlongArraylong8.ZjbooleanArrayboolean复制代码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jstringLjava/lang/StringStringjstringLjava/net/SocketSocketjobject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/StringLandroid/os/FileUtilsFileStatusZ”一、直接使用java本身jni接口windows/ubuntu1.在Eclipsh中新建一个
android应用程序。
两个类一个继承于ActivityUI显示用。
另一个包含native方法。
编译生成所有类。
java代码1.packagecom.hello.jnitest2.3.4.importandroid.app.Activity5.importandroid.os.Bundle6.publicclassjnitestextendsActivity7./Calledwhentheactivityisfirstcreated./8.9.10.Override11.publicvoidonCreateBundlesavedInstanceState12.super.onCreatesavedInstanceState13.setContentViewR.layout.main14.NaddcalnewNadd15.setTitle“TheNativeAddResultis”String.valueOfcal.nadd101916.17.复制代码java代码1.packagecom.hello.jnitest2.3.4.publicclassNadd5.static6.System.loadLibrary“Nadd”7.8.publicnativeintnaddintaintb9.复制代码2.使用javah命令生成C/C的.h文件。
注意类要包含包名路径文件夹下要包含所有包中的类否则会报找不到类的错误。
classpath参数指定到包名前一级文件夹文件夹层次结构要符合java类的组织层次结构。
java代码1.javah-classpath../jnitest/bincom.hello.jnitest.Nadd2.com_hello_jnitest_Nadd.h文件3./DONOTEDITTHISFILE–itismachinegenerated/4.include5./Headerforclasscom_hello_jnitest_Nadd/6.ifndef_Included_com_hello_jnitest_Nadd7.define_Included_com_hello_jnitest_Nadd8.ifdef__cplusplus9.extern“C”10.endif11./12.Class:com_hello_jnitest_Nadd13.Method:nadd14.Signature:III15./16.JNIEXPORTjintJNICALLJava_com_hello_jnitest_Nadd_nadd17.JNIEnvjobjectjintjint18.ifdef__cplusplus19.20.endif21.endif复制代码3.编辑.c文件实现native方法。
com_hello_jnitest_Nadd.c文件java代码1.include2.include“com_hello_jnitest_Nadd.h”3.JNIEXPORTjintJNICALLJava_com_hello_jnitest_Nadd_naddJNIEnvenvjobjectcjintajintb4.5.returnab6.复制代码4.编译.c文件生存动态库。
java代码1.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-ccom_hello_jnitest_Nadd.c2.arm-none-linux-gnueabi-ld-T/home/a/CodeSourcery/Sourcery_G_Lite/arm-none-linux-gnueabi/lib/ldscripts/armelf_linux_eabi.xsc-share-olibNadd.socom_hello_jnitest_Nadd.o复制代码得到libNadd.so文件。
以上在ubuntu中完成。
5.将相应的动态库文件push到avd的system/lib中:adbpushlibNadd.so/system/lib。
若提示Read-onlyfilesystem错误运行adbremount命令即可。
AdbpushlibNadd.so/system/lib6.在eclipsh中运行原应用程序即可。
以上在windows中完成。
对于一中生成的so文件也可采用二中的方法编译进apk包中。
只需在工程文件夹中建libsarmeabi文件夹其他文件夹名无效只建立libs文件夹也无效然后将so文件拷入编译工程即可。
二.使用NDK生成本地方法ubuntuandwindows1.安装NDK解压然后进入NDK解压后的目录运行build/host-setup.sh需要Make3.81和awk。
若有错修改host-setup.sh文件将/bin/sh修改为/bin/bash再次运行即可。
2.在apps文件夹下建立自己的工程文件夹然后在该文件夹下建一文件Application.mk和项project文件夹。
Application.mk文件APP_PROJECT_PATH:callmy-dir/projectAPP_MODULES:myjni3.在project文件夹下建一jni文件夹然后新建
Android.mk和myjni.c。
这里不需要用javah生成相应的.h文件但函数名要包含相应的完整的包、类名。
4.编辑相应文件内容。
Android.mk文件java代码1.CopyrightC2009TheAndroidOpenSourceProject2.3.LicensedundertheApacheLicenseVersion2.0the“License”4.youmaynotusethisfileexceptincompliancewiththeLicense.5.YoumayobtainacopyoftheLicenseat6.7.http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.08.9.Unlessrequiredbyapplicablelaworagreedtoinwritingsoftware10.distributedundertheLicenseisdistributedonan“ASIS”BASIS11.WITHOUTWARRANTIESORCONDITIONSOFANYKINDeitherexpressorimplied.12.SeetheLicenseforthespecificlanguagegoverningpermissionsand13.limitationsundertheLicense.14.15.LOCAL_PATH:callmy-dir16.includeCLEAR_VARS17.LOCAL_MODULE:myjni18.LOCAL_SRC_FILES:myjni.c19.includeBUILD_SHARED_LIBRARY20.myjni.c文件21.include22.include23.jstring24.Java_com_hello_NdkTest_NdkTest_stringFromJNIJNIEnvenv25.jobjectthiz26.27.returnenv-gtNewStringUTFenv“HellofromMy-JNI”28.复制代码myjni文件组织java代码1.aubuntu:/work/
android/ndk-1.6_r1/appstreemyjni2.myjni3.–Application.mk4.–project5.–jni6.–
Android.mk7.–myjni.c8.–libs9.–armeabi10.–libmyjni.so复制代码4directories4files5.编译makeAPPmyjni.以上内容在ubuntu完成。
以下内容在windows中完成。
当然也可以在ubuntu中完成。
6.在eclipsh中创建androidapplication。
将myjni中自动生成的libs文件夹拷贝到当前工程文件夹中编译运行即可。
NdkTest.java文件java代码1.packagecom.NdkTest2.3.4.importandroid.app.Activity5.importandroid.os.Bundle6.importandroid.widget.TextView7.publicclassNdkTestextendsActivity8./Calledwhentheactivityisfirstcreated./9.Override10.publicvoidonCreateBundlesavedInstanceState11.super.onCreatesavedInstanceState12.TextViewtvnewTextViewthis13.tv.setTextstringFromJNI14.setContentViewtv15.16.publicnativeStringstringFromJNI17.static18.System.loadLibrary“myjni”19.20.复制代码对于二中生成的so文件也可采用一中的方法push到avd中运行。
本篇将介绍在JNI编程中如何传递参数和返回值。
首先要强调的是native方法不但可以传递Java的基本类型做参数还可以传递更复杂的类型比如String数组甚至自定义的类。
这一切都可以在jni.h中找到答案。
1.Java基本类型的传递用过Java的人都知道Java中的基本类型包括booleanbytecharshortintlongfloatdouble这样几种如果你用这几种类型做native方法的参数当你通过javah-jni生成.h文件的时候只要看一下生成的.h文件就会一清二楚这些类型分别对应的类型是jbooleanjbytejcharjshortjintjlongjfloatjdouble。
这几种类型几乎都可以当成对应的C类型来用所以没什么好说的。
2.String参数的传递Java的String和C的string是不能对等起来的所以处理起来比较麻烦。
先看一个例子Java代码1.classPrompt2.3.//nativemethodthatprintsapromptandreadsaline4.privatenativeStringgetLineStringprompt5.6.publicstaticvoidmainStringargs7.PromptpnewPrompt8.Stringinputp.getLinequotTypealine:quot9.System.out.printlnquotUsertyped:quotinput10.11.12.static13.System.loadLibraryquotPromptquot14.15.复制代码在这个例子中我们要实现一个native方法StringgetLineStringprompt读入一个String参数返回一个String值。
通过执行javah-jni得到的头文件是这样的Java代码1.include2.3.ifndef_Included_Prompt4.define_Included_Prompt5.ifdef__cplusplus6.7.externquotCquot8.endif9.10.JNIEXPORTjstringJNICALLJava_Prompt_getLineJNIEnvenvjobjectthisjstringprompt11.12.ifdef__cplusplus13.14.15.endif16.endif复制代码jstring是JNI中对应于String的类型但是和基本类型不同的是jstring不能直接当作C的string用。
如果你用coutltltpromptltltendl编译器肯定会扔给你一个错误信息的。
其实要处理jstring有很多种方式这里只讲一种我认为最简单的方式看下面这个例子Java代码1.includequotPrompt.hquot2.include3.4.JNIEXPORTjstringJNICALLJava_Prompt_getLineJNIEnvenvjobjectobjjstringprompt5.6.constcharstr7.strenv-gtGetStringUTFCharspromptfalse8.9.ifstrNULL10.returnNULL11.12.13.std::coutltltstrltltstd::endl14.env-gtReleaseStringUTFCharspromptstr15.chartmpstrquotreturnstringsucceededquot16.jstringrtstrenv-gtNewStringUTFtmpstr17.returnrtstr18.复制代码在上面的例子中作为参数的prompt不能直接被C程序使用先做了如下转换strenv-gtGetStringUTFCharspromptfalse将jstring类型变成一个char类型。
返回的时候要生成一个jstring类型的对象也必须通过如下命令jstringrtstrenv.
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2013-9-18
