Android使用JNI（从java调用本地函数）

当编写一个混合有本地C代码和Java的应用程序时，需要使用Java本地接口（JNI）作为连接桥梁。JNI作为一个软件层和API，允许使用本地代码调用Java对象的方法，同时也允许在Java方法中调用本地函数。

在Java端，开发者所需要做的仅仅是在连接本地函数的方法之前加上native关键字。这样VM就会去寻找这个本地函数。

1.从Java调用本地函数

从Java调用本地函数时，需要在类中定义一个带有native关键字的特有方法，作为连接本地代码的桥梁。通过这个定义，尝试调用本地方法时JVM会找到一个名字带有包名，类名和方法名的本地函数。

package com.example.liyuanjing.jniproject;

import android.util.Log;

public class NativeSorting {

    static {
        System.loadLibrary("sorting_jni");
    }

    public NativeSorting() {

    }

    public void sortIntegers(int[] ints) {
        nativeSort(ints);
        for (int i = 0; i < ints.length-1; i++) {
            System.out.print(String.valueOf(ints[i]));
            Log.i("liyuanjinglyj",String.valueOf(ints[i]));
        }
    }

    private native void nativeSort(int[] ints);
}

上面是一个简化的示例，包括一个对int数组进行排序的方法。除构造函数之外还有两个方法。第一个是sortIntegers()，它是一个常规的Java方法，可以在其他Java类中调用它。第二个是nativeSort()，这个方法指向本地代码中的函数。虽然可以把本地方法定义为公共的，但更好的做法是把它们作为私有方法包装在一个Java方法中，以便进行一些错误处理。

可以从头开始写本地代码，但也可以借助javah工具来生成部分代码，该工具在Java SDK中。它会生成一个C语言头文件，包括本地方法对应的函数定义。首先要编译Java程序代码，然后在当前项目的src/main目录运行如下命令：

javah -classpath ../../build/intermediates/classes/debug/ -d jni/ com.example.liyuanjing.jniproject.NativeSorting

上面命令展示了如何为之前示例代码中的NativeSorting生成一个头文件。-classpath参数指定了编译好的类文件位置，注意不是DEX文件。-d参数指定了生成头文件的输出目录。运行完命令后，会在jni目录生成com_example_liyuanjing_jniproject_NativeSorting.h文件，它包含了本地函数的定义。

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_example_liyuanjing_jniproject_NativeSorting */

#ifndef _Included_com_example_liyuanjing_jniproject_NativeSorting
#define _Included_com_example_liyuanjing_jniproject_NativeSorting
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_example_liyuanjing_jniproject_NativeSorting
 * Method:    nativeSort
 * Signature: ([I)V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_liyuanjing_jniproject_NativeSorting_nativeSort
  (JNIEnv *, jobject, jintArray);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

这段代码即为生成的头文件。正如第一行注释所说，不要修改这个文件。开发者所要做的就是把函数定义复制到实现该函数的.c文件中。

下面的代码展示了头文件com_example_liyuanjing_jniproject_NativeSorting.h中的JNI函数实现，本例没有在JNI_OnLoad函数做太多的操作，只是返回了代表当前JNI版本为1.6的常量，这是Dalvik VM支持的一个版本，下面是array.c代码：

#include <jni.h>
#include <android/log.h>
#include "com_example_liyuanjing_jniproject_NativeSorting.h"

void quicksort(int *arr, int start, int end);

JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
    return JNI_VERSION_1_6;
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_liyuanjing_jniproject_NativeSorting_nativeSort
  (JNIEnv *env, jobject obj, jintArray data) {
    jint* array = (*env)->GetIntArrayElements(env, data, 0);
    jint length = (*env)->GetArrayLength(env, data);
    quicksort(array, 0, length);
    (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, data, array, 0);
}

void quicksort(int *arr, int start, int end)
{
    int i, j, temp;
    for (i = 0; i < end-1; i++)
    {
        for (j = 0; j < end - i-1; j++)
            {
                if (*(arr+j) < *(arr+j+1))
                    {
                        temp = *(arr+j);
                        *(arr+j) = *(arr+j+1);
                        *(arr+j+1) = temp;
                    }
            }
    }
}

这个示例中，函数GetIntArrayElements,GetArrayLength和ReleaseIntArrayElements都是特定的JNI代码。第一个函数得到一个本地数据指针，以便把数据传给普通的C函数；第二个函数返回数据的大小；第三个函数告诉JVM本地端的工作已经完成，需要把数组复制回原地。这些函数都是必须的，因为从Java到JNI传送复杂的数据类型时必须通过JNIEnv对象来完成。

注意：调用GetIntArrayElements返回一个jint指针，指向函数中jintArray里的数据，接下来就可以把jint指针作为普通int类型指针来使用。

2.Android实现JNI

要想Android能运行起来，必须到NDK目录android-ndk-r10d\samples\native-activity\jni目录下拷贝Android.mk，到刚才放置com_example_liyuanjing_jniproject_NativeSorting.h和array.c同一目录下，当然还要更改Android.mk的几个值。

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := sorting_jni

LOCAL_SRC_FILES := array.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

$(call import-module,android/native_app_glue)

一.LOCAL_PATH := $(call my-dir)

一个Android.mk
file首先必须定义好LOCAL_PATH变量。它用于在开发树中查找源文件。在这个例子中，宏函数’my-dir’, 由编译系统提供，用于返回当前路径（即包含Android.mk
file文件的目录）。

二.include $(CLEAR_VARS)

CLEAR_VARS由编译系统提供，指定让GNU
MAKEFILE为你清除许多LOCAL_XXX变量（例如 LOCAL_MODULE,
LOCAL_SRC_FILES, LOCAL_STATIC_LIBRARIES, 等等...),

除LOCAL_PATH 。这是必要的，因为所有的编译控制文件都在同一个GNU MAKE执行环境中，所有的变量都是全局的。

三.LOCAL_MODULE := sorting_jni

LOCAL_MODULE变量必须定义，以标识你在Android.mk文件中描述的每个模块。名称必须是唯一的，而且不包含任何空格。注意编译系统会自动产生合适的前缀和后缀，换句话说，一个被命名为'sorting_jni'的共享库模块，将会生成'libsorting_jni'文件。

重要注意事项

如果你把库命名为‘libhelloworld’，编译系统将不会添加任何的lib前缀，也会生成libhelloworld.so，这是为了支持来源于Android平台的源代码的Android.mk文件，如果你确实需要这么做的话。

四.LOCAL_SRC_FILES := array.c

LOCAL_SRC_FILES变量必须包含将要编译打包进模块中的C或C++源代码文件。注意，你不用在这里列出头文件和包含文件，因为编译系统将会自动为你找出依赖型的文件；仅仅列出直接传递给编译器的源代码文件就好。【注意，默认的C++源码文件的扩展名是’.cpp’. 指定一个不同的扩展名也是可能的，只要定义LOCAL_DEFAULT_CPP_EXTENSION变量，不要忘记开始的小圆点（也就是定义为‘.cxx’,而不是‘cxx’）（当然这一步我们一般不会去改它）】

五.include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

BUILD_SHARED_LIBRARY是编译系统提供的变量，指向一个GNU
Makefile脚本（应该就是在build/core目录下的shared_library.mk），负责收集自从上次调用'include
$(CLEAR_VARS)'以来，定义在LOCAL_XXX变量中的所有信息，并且决定编译什么，如何正确地去做。并根据其规则生成静态库。同理对于静态库。

当配置完上面所说的一个C头文件，一个.c文件，一个Android.mk文件后，进入CMD到当前目录中。输入ndk-build命令：

[armeabi] Compile thumb : sorting_jni <= array.c

[armeabi] SharedLibrary : libsorting_jni.so

[armeabi] Install : libsorting_jni.so => libs/armeabi/libsorting_jni.so

如果没有意外会显示上述正确结果。

然后在Android Studio项目的app/src/main/目录下建立jinLibs目录将生成的libs目录中的文件拷贝到JinLibs目录中。如下图所示：



然后调用此方法，就可以实现Android使用JNI的功能了。

05-25 20:02:46.720 32349-32349/com.example.liyuanjing.jniproject I/liyuanjinglyj﹕ 9

05-25 20:02:46.720 32349-32349/com.example.liyuanjing.jniproject I/liyuanjinglyj﹕ 8

05-25 20:02:46.720 32349-32349/com.example.liyuanjing.jniproject I/liyuanjinglyj﹕ 7

05-25 20:02:46.720 32349-32349/com.example.liyuanjing.jniproject I/liyuanjinglyj﹕ 6

05-25 20:02:46.720 32349-32349/com.example.liyuanjing.jniproject I/liyuanjinglyj﹕ 5

05-25 20:02:46.720 32349-32349/com.example.liyuanjing.jniproject I/liyuanjinglyj﹕ 4

05-25 20:02:46.720 32349-32349/com.example.liyuanjing.jniproject I/liyuanjinglyj﹕ 3

05-25 20:02:46.720 32349-32349/com.example.liyuanjing.jniproject I/liyuanjinglyj﹕ 2

05-25 20:02:46.720 32349-32349/com.example.liyuanjing.jniproject I/liyuanjinglyj﹕ 1

之前的JNI例子只是演示用的，开发者应该使用Arrays.sort()或Collections.sort()来进行排序。通常不需要在本地进行排序，因为Java实现已经够快了。