JNI技术及Android串口通信

1.JNI技术框架

首先，Java代码是运行在JVM上的class集合，是通过JVM解释执行，这也是Java能够跨平台的根本原因；其次，在某些与硬件或者操作系统平台相关的Java软件中，需要在Java代码中调用使用C、C++等编写的本地应用或者库文件；最后，JNI（Java Native Interface）是一个能使Java代码调用或被这些本地应用调用的程序框架。

JNI技术的目的是为了实现Java语言与其他编程语言（汇编、C、C++等）的交互。那么在什么时候需要用到这项技术呢？（1）软件不能完全采用Java语言编程时，例如对Java标准类文件不能直接操作的与平台、硬件等编程时；（2）软件对时间或者性能要求较高时，需要用到底层语言实现对对象的驱动（本地代码要比JVM的执行效率更高）；（3）用其他编程语言已经实现了功能，在Java代码中直接调用已经生产的库文件（如动态链接库）。

JNI技术的实现原理如图1所示。首先通过在Java代码加载库文件，调用库文件实现的根方法（stubmethod）；然后通过JNI加载动态库文件（Windows下为.dll文件，Linux下为.so文件），调用本地方法（nativemethod）；最后在本地文件中实现功能，返回处理值。



图1 JNI调用原理
在Java中实现JNI一般有如下几个步骤：

（1）在Java代码中使用System.loadLibrary()加载库文件，并且声明Native方法，编译成class文件。

（2）使用javah将上步中生产的class文件生产头文件。使用格式如下：

Javah –jni xxx（xxx为class的包名+class名）

javah统一了头文件中的函数名和动态库中函数的实现之间的对应关系。

（3）采用其他编程语言（C、C++、Object-C）实现上述头文件中的函数，生产动态链接库给Java使用。

2.Android串口通信实现

在Android应用程序中，需要实现与外设之间的串口通信时，就需要用到以上的JNI技术。由于在Android的系统类库中并不存在操作串口的API，因此，需要自定义串口实现。

首先，在Java代码中加载库文件并且声明本地方法。

// JNI
private
native static FileDescriptoropen(String path,
int baudrate, intflags);
public
native void close();
static {
System.loadLibrary("serial_port");

}

然后，使用javah生成头文件。

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machinegenerated */
#include
<jni.h>
/* Header for classandroid_serialport_api_SerialPort */

#ifndef _Included_android_serialport_api_SerialPort
#define _Included_android_serialport_api_SerialPort
#ifdef __cplusplus
extern
"C" {
#endif
/*
*Class: android_serialport_api_SerialPort
*Method: open
*Signature: (Ljava/lang/String;II)Ljava/io/FileDescriptor;
*/
JNIEXPORT jobject JNICALL Java_android_serialport_SerialPort_open
(JNIEnv *, jclass, jstring, jint, jint);

/*
*Class: android_serialport_api_SerialPort
*Method: close
*Signature: ()V
*/
JNIEXPORT voidJNICALL Java_android_serialport_SerialPort_close
(JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

最后，使用C语言实现上述SerialPort.h文件，并且生成.so文件（这一步需要在Linux中完成），然后把此.so文件复制到Android应用libs目录下（文件名为：libserial_port.so）即可。

具体代码可参见Google开源项目https://code.google.com/p/android-serialport-api/source/browse/trunk/android-serialport-api/project/jni/SerialPort.c