Android平台Native开发与JNI机制详解

原文地址：http://blog.csdn.net/kaixinbingju/article/details/8635176

JNI的出现使得开发者既可以利用Java语言跨平台、类库丰 富、开发便捷等特点，又可以利用Native语言的高效。



JNI是JVM实现中的一部分，因此Native语言和Java代码都运行在JVM的宿主环境。

JNI是一个双向的接口：开发者不仅可以通过JNI在Java代码中访问Native模块，还可以在 Native代码中嵌入一个JVM，并通过JNI访问运行于其中的Java模块。可见，JNI担任了一个桥梁的角色，它将JVM与Native模块联系起 来，从而实现了Java代码与Native代码的互访。在OPhone上使用Java虚拟机是为嵌入式设备特别优化的Dalvik虚拟机。每启动一个应 用，系统会建立一个新的进程运行一个Dalvik虚拟机，因此各应用实际上是运行在各自的VM中的。Dalvik VM对JNI的规范支持的较全面，对于从JDK
1.2到JDK 1.6补充的增强功能也基本都能支持。

缺点：由于Native模块的使用，Java代码会丧失其原有的跨平台性和类型安全等特性。此外，在JNI应用中，Java代码与Native代 码运行于同一个进程空间内；对于跨进程甚至跨宿主环境的Java与Native间通信的需求，可以考虑采用socket、Web Service等IPC通信机制来实现。

互的类型可以分为在Java代码中调用Native模块和在Native代码中调用Java模块两种。

Java调用Native模块

HelloJni.java

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/* A native method that is implemented by the  

   * 'hello-jni' native library, which is packaged  

   * with this application.  

   */    

  public native String  stringFromJNI();  

这个stringFromJNI()函数就是要在Java代码中调用的Native函数。

hello-jni.c

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#include <string.h>    

#include <jni.h>    

jstring    

Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env,    

                                                 jobject thiz ) {    

        return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");    

}    

这个Native函数对应的正是我们在com.example.hellojni.HelloJni这个中声明的Native函数String stringFromJNI()的具体实现。

1fcb8

JNI函数的命名规则： Java代码中的函数声明需要添加native 关键 字；Native的对应函数名要以“Java_”开头，后面依次跟上Java的“package名”、“class名”、“函数名”，中间以下划线“_” 分割，在package名中的“.”也要改为“_”。此外，关于函数的参数和返回值也有相应的规则。对于Java中的基本类型如int 、double 、char 等，在Native端都有相对应的类型来表示，如jint 、jdouble 、jchar 等；其他的对象类型则统统由jobject 来表示（String 是个例外，由于其使用广泛，故在Native代码中有jstring 这个类型来表示，正如在上例中返回值String 对应到Native代码中的返回值jstring ）。而对于Java中的数组，在Native中由jarray 对应，具体到基本类型和一般对象类型的数组则有jintArray 等和jobjectArray 分别对应（String 数组在这里没有例外，同样用jobjectArray 表示）。还有一点需要注意的是，在JNI的Native函数中，其前两个参数JNIEnv *和jobject 是必需的——前者是一个JNIEnv 结构体的指针，这个结构体中定义了很多JNI的接口函数指针，使开发者可以使用JNI所定义的接口功能；后者指代的是调用这个JNI函数的Java对象，有点类似于C++中的this 指针。在上述两个参数之后，还需要根据Java端的函数声明依次对应添加参数。在上例中，Java中声明的JNI函数没有参数，则Native的对应函数只有类型为JNIEnv *和jobject 的两个参数。

，要使用JNI函数，还需要先加载Native代码编译出来的动态库文件（在Windows上是.dll，在Linux上则为.so）。这个动作是通过如下语句完成的：

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static {  

    System.loadLibrary("hello-jni");  

}  

JNI函数的使用方法和普通Java函数一样。在本例中，调用代码如下：

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TextView tv = new TextView(this);    

tv.setText( stringFromJNI() );   

setContentView(tv);    

Native调用Java模块

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package com.example.hellojni;    

public class SayHello {    

        public String sayHelloFromJava(String nativeMsg) {    

               String str = nativeMsg + " But shown in Java!";    

               return str;    

        }    

}   

从OPhone的系统架构来看，JVM和Native系统库位于内核之上，构成OPhone Runtime；更多的系统功能则是通过在其上的Application Framework以Java API的形式提供的。因此，如果希望在Native库中调用某些系统功能，就需要通过JNI来访问Application Framework提供的API。

一般来说，要在Native代码中访问Java对象，有如下几个步骤：

1.         得到该Java对象的类定义。JNI定义了jclass 这个类型来表示Java的类的定义，并提供了FindClass接口，根据类的完整的包路径即可得到其jclass 。

2.         根据jclass 创建相应的对象实体，即jobject 。在Java中，创建一个新对象只需要使用new 关键字即可，但在Native代码中创建一个对象则需要两步：首先通过JNI接口GetMethodID得到该类的构造函数，然后利用NewObject接口构造出该类的一个实例对象。

3.         访问jobject 中的成员变量或方法。访问对象的方法是先得到方法的Method ID，然后使用Call<Type>Method 接口调用，这里Type对应相应方法的返回值——返回值为基本类型的都有相对应的接口，如CallIntMethod；其他的返回值（包括String） 则为CallObjectMethod。可以看出，创建对象实质上是调用对象的一个特殊方法，即构造函数。访问成员变量的步骤一样：首先 GetFieldID得到成员变量的ID，然后Get/Set<Type>Field读/写变量值。

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jstring helloFromJava( JNIEnv* env ) {    

       jstring str = NULL;    

       jclass clz = (*env)->FindClass(env, "com/example/hellojni/SayHello");    

       jmethodID ctor = (*env)->GetMethodID(env, clz, "<init>", "()V");    

       jobject obj = (*env)->NewObject(env, clz, ctor);    

       jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, clz, "sayHelloFromJava", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;");    

       if (mid) {    

              jstring jmsg = (*env)->NewStringUTF(env, "I'm born in native.");    

              str = (*env)->CallObjectMethod(env, obj, mid, jmsg);    

       }    

       return str;    

}    

提一下编程时要注意的要点：1、FindClass要写明Java类的完整包路径，并将 “.”以“/”替换；2、GetMethodID的第三个参数是方法名（对于构造函数一律用“<init>”表示），第四个参数是方法的“签 名”，需要用一个字符串序列表示方法的参数（依声明顺序）和返回值信息。

如上这种使用NewObject创建的对象实例被称为“Local Reference”，它仅在创建它的Native代码作用域内有效，因此应避免在作用域外使用该实例及任何指向它的指针。如果希望创建的对象实例在作用 域外也能使用，则需要使用NewGlobalRef接口将其提升为“Global Reference”——需要注意的是，当Global
Reference不再使用后，需要显式的释放，以便通知JVM进行垃圾收集。

Native模块的编译与发布

NDK的全称是Native Development Toolkit，即原生应用开发包。，为广大开发者提供了编译用于Android应用的Native模块的能力，以及将Native模块随Java应用打包为APK文件。

引用地址：http://mysuperbaby.iteye.com/blog/915425

二、

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<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">原文地址：http://www.open-open.com/lib/view/open1324909652374.html</span>  

android JNI是连接android Java部分和C/C++部分的纽带，完整使用JNI需要Java代码和C/C++代码。其中C/C++代码用于生成库文件，Java代码用于引用C /C++库文件以及调用C/C++方法。

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jnitest.java  

  

package com.hello.jnitest;  

import android.app.Activity;  

import android.os.Bundle;  

  

public class jnitest extends Activity {  

  

    /** Called when the activity is first created. */  

    @Override  

    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  

        super.onCreate(savedInstanceState);  

        setContentView(R.layout.main);  

        Nadd test = new Nadd();  

        setTitle("The Native Add Result is "+String.valueOf(test.nadd(10, 20)));  

    }   

}  

  

Nadd.java  

  

package com.hello.jnitest;  

public class Nadd {  

    static {  

        System.loadLibrary("hello_jni");  

    }  

  

public native int nadd(int a, int b);  

  

}  

Java代码说明：

1）jnitest.java是一个activity的类对象，在该类对象中生成调用JNI函数的类对象，同时调用JNI方法，最后将JNI方法的结果显示到标题栏上；

2）Nadd.java是一个引用和声明JNI库和函数的类，其中System.loadLibrary();函数用来引用JNI库，默认JNI库放在 android系统的/system/lib/目录下；public nadd int nadd(int a, int b);为声明需要在java程序中使用的JNI库中的函数；

JNI中java部分的代码到此就结束了，总结一下在java代码中需要做两件事：

1）使用System.loadLibrary()函数来引用JNI库；

2）声明调用JNI库的函数且前面添加native关键字；

android C/C++部分代码：

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#define LOG_TAG "hello-JNI"  

#include <stdio.h>  

#include <stdlib.h>  

#include <unistd.h>  

#include <sys/types.h>  

#include <sys/stat.h>  

#include <fcntl.h>  

#include <assert.h>  

#include "jni.h"  

#include "JNIHelp.h"  

#include "android_runtime/AndroidRuntime.h"  

static jint com_hello_jnitest_jnitest_nadd(JNIEnv *env, jobject obj, jint a, jint b)  

{  

    return (a * b);  

}  

static JNINativeMethod gMethods[] = {  

{"nadd", "(II)I", (void *)com_hello_jnitest_jnitest_nadd},};  

static int register_android_test_hello(JNIEnv *env)  

{  

    return android::AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "com/hello/jnitest/Nadd", gMethods, NELEM(gMethods));  

}  

jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved)  

{  

    JNIEnv *env = NULL;  

    if (vm->GetEnv((void **)&env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {  

        printf("Error GetEnv\n");  

        return -1;  

    }  

    assert(env != NULL);  

    if (register_android_test_hello(env) < 0) {  

        printf("register_android_test_hello error.\n");  

        return -1;  

    }  

    return JNI_VERSION_1_4;  

}  

JNI C/C++代码说明：

1）JNI_OnLoad()函数。该函数在Java程序调用System.loadLibrary()时，被调用执行，用于向JavaVM注册JNI函数等。在本例中首先通过参数JavaVM（Java虚拟机指针）获取当前应用程序所在的线程，即：JNIEnv。再通过调用 android::AndroidRuntime::registerNativeMethods()注册native实现的函数指针。

2）JNI函数和Java调用函数的映射关系。使用JNINativeMethod将java调用的函数名与JNI实现的函数名联系在一起；

3）JNI函数实现；

Android.mk代码：

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LOCAL_PATH := $(call my-dir)  

include $(CLEAR_VARS)  

LOCAL_PRELINK_MODULE := false  

LOCAL_SRC_FILES := \  

com_hello_jnitest.cpp  

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \  

libandroid_runtime  

LOCAL_MODULE := libhello_jni  

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)  

需要注意的是：

1）JNI C/C++部分的代码需要在android源代码树上进行编译，编译完成后我的做法是直接将生成的.so通过adb push方法上传到android虚拟机的/system/lib/目录下；

2）java代码可以在eclipse下直接编译且在虚拟机上执行；

编译JNI C/C++部分代码（在android内核源代码根目录下）：

#make libhello_jni

之后在out/target/product/generic/system/lib/目录下生成libhello_jni.so

上传libhello_jni.so到android虚拟机：

#adb push out/target/product/generic/system/lib/libhello_jni.so /system/lib

注意：此时有可能出现Out of Memory的错误提示。当出现如上错误提示时，需要使用#adb remount重新加载一下就可以了。

另外，也有可能直接使用eclipse启动android虚拟机时出现上述错误且使用#adb remount也出现的情况，此时需要手动启动android虚拟机，如：#emulator -avd xxx -partition-size 128，之后在使用#adb push就可以了。