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2013-2-22閱讀280 評論0

Android JNI作用及其詳解

Java Native Interface (JNI)標準是Java平臺的一部分，它允許Java程式碼和其他語言寫的程式碼進行互動。JNI 是本地程式設計介面，它使得在 Java 虛擬機器 (VM) 內部執行的 Java 程式碼能夠與用其它程式語言(如 C、C++ 和組合語言)編寫的應用程式和庫進行互動操作。1.從如何載入.so檔案談起　　由於Android的應用層的類都是以Java寫的，這些Java類編譯為Dex型式的Bytecode之後，必須靠Dalvik

4.Andoird 中使用了一種不同傳統Java JNI的方式來定義其native的函式。其中很重要的區別是Andorid使用了一種Java 和 C 函式的對映表陣列，並在其中描述了函式的引數和返回值。這個陣列的型別是JNINativeMethod，定義如下：　　typedef struct {
const char* name;
const char* signature;
void* fnPtr;
} JNINativeMethod;
　　其中比較難以理解的是第二個引數，例如"()V"
"(II)V"
"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"
　　實際上這些字元是與函式的引數型別一一對應的。"()" 中的字元表示引數，後面的則代表返回值。例如"()V" 就表示void Func();
"(II)V" 表示 void Func(int, int);
　　具體的每一個字元的對應關係如下　　字元 Java型別 C型別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
　　陣列則以"["開始，用兩個字元表示[I jintArray int[]
[F jfloatArray float[]
[B jbyteArray byte[]
[C jcharArray char[]
[S jshortArray short[]
[D jdoubleArray double[]
[J jlongArray long[]
[Z jbooleanArray boolean[]
　　上面的都是基本型別。如果Java函式的引數是class，則以"L"開頭，以";"結尾，中間是用"/" 隔開的包及類名。而其對應的C函式名的引數則為jobject. 一個例外是String類，其對應的類為jstring
Ljava/lang/String; String jstring
Ljava/net/Socket; Socket jobject
　　如果JAVA函式位於一個嵌入類，則用$作為類名間的分隔符。　　例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"
Android JNI程式設計實踐　　一、直接使用java本身jni介面(windows/ubuntu)
1.在Eclipsh中新建一個android應用程式。兩個類：一個繼承於Activity，UI顯示用。另一個包含native方法。編譯生成所有類。jnitest.java檔案：package com.hello.jnitest;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
public class jnitest extends Activity {
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
Nadd cal = new Nadd();
setTitle("The Native Add Result is " + String.valueOf(cal.nadd(10, 19)));
}
}
Nadd.java檔案：package com.hello.jnitest;
public class Nadd {
static {
System.loadLibrary ("Nadd");
}
public native int nadd(int a, int b);
}
　　以上在windows中完成。2.使用javah命令生成C/C++的.h檔案。注意類要包含包名，路徑資料夾下要包含所有包中的類，否則會報找不到類的錯誤。classpath引數指定到包名前一級資料夾，資料夾層次結構要符合java類的組織層次結構。javah -classpath ../jnitest/bin com.hello.jnitest.Nadd
com_hello_jnitest_Nadd .h檔案：#include 
#ifndef _Included_com_hello_jnitest_Nadd
#define _Included_com_hello_jnitest_Nadd
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_jnitest_Nadd_nadd
(JNIEnv *, jobject, jint, jint);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
3.編輯.c檔案實現native方法。com_hello_jnitest_Nadd.c檔案：#include 
#include "com_hello_jnitest_Nadd.h"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_jnitest_Nadd_nadd(JNIEnv * env, jobject c, jint a, jint b)
{
return (a+b);
}
4.編譯.c檔案生存動態庫。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 -c com_hello_jnitest_Nadd.c
arm-none-linux-gnueabi-ld -T/home/a/CodeSourcery/Sourcery_G++_Lite/arm-none-linux-gnueabi/lib/ldscripts/armelf_linux_eabi.xsc -share -o libNadd.so com_hello_jnitest_Nadd.o
　　得到libNadd.so檔案。　　以上在ubuntu中完成。5.將相應的動態庫檔案push到avd的system/lib中:adb push libNadd.so /system/lib。若提示Read-only file system錯誤，執行adb remount命令，即可。Adb push libNadd.so /system/lib
6.在eclipsh中執行原應用程式即可。　　以上在windows中完成。　　對於一中生成的so檔案也可採用二中的方法編譯進apk包中。只需在工程資料夾中建libsarmeabi資料夾(其他資料夾名無效，只建立libs資料夾也無效)，然後將so檔案拷入，編譯工程即可。　　二.使用NDK生成本地方法(ubuntu and windows)
1.安裝NDK：解壓，然後進入NDK解壓後的目錄，執行build/host-setup.sh(需要Make 3.81和awk)。若有錯，修改host-setup.sh檔案：將#!/bin/sh修改為#!/bin/bash，再次執行即可。2.在apps資料夾下建立自己的工程資料夾，然後在該資料夾下建一檔案Application.mk和項project資料夾。Application.mk檔案：APP_PROJECT_PATH := $(call my-dir)/project
APP_MODULES := myjni
3.在project資料夾下建一jni資料夾，然後新建Android.mk和myjni.c。這裡不需要用javah生成相應的.h檔案，但函式名要包含相應的完整的包、類名。4.編輯相應檔案內容。Android.mk檔案：# Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
#
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := myjni
LOCAL_SRC_FILES := myjni.c
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
myjni.c檔案：#include 
#include 
jstring
Java_com_hello_NdkTest_NdkTest_stringFromJNI( JNIEnv* env,
jobject thiz )
{
return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from My-JNI !");
}
myjni檔案組織：[email protected]:~/work/android/ndk-1.6_r1/apps$ tree myjni
myjni
|-- Application.mk
`-- project
|-- jni
| |-- Android.mk
| `-- myjni.c
`-- libs
`-- armeabi
`-- libmyjni.so
4 directories, 4 files
5.編譯：make APP=myjni.
　　以上內容在ubuntu完成。以下內容在windows中完成。當然也可以在ubuntu中完成。6.在eclipsh中建立android application。將myjni中自動生成的libs資料夾拷貝到當前工程資料夾中，編譯執行即可。NdkTest.java檔案：package com.hello.NdkTest;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;
public class NdkTest extends Activity {
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
TextView tv = new TextView(this);
tv.setText( stringFromJNI() );
setContentView(tv);
}
public native String stringFromJNI();
static {
System.loadLibrary("myjni");
}
}
　　對於二中生成的so檔案也可採用一中的方法push到avd中執行

本篇將介紹在JNI程式設計中如何傳遞引數和返回值。　　首先要強調的是，native方法不但可以傳遞Java的基本型別做引數，還可以傳遞更復雜的型別，比如String，陣列，甚至自定義的類。這一切都可以在jni.h中找到答案。1. Java基本型別的傳遞　　用過Java的人都知道，Java中的基本型別包括boolean，byte，char，short，int，long，float，double 這樣幾種，如果你用這幾種型別做native方法的引數，當你通過javah -jni生成.h檔案的時候，只要看一下生成的.h檔案，就會一清二楚，這些型別分別對應的型別是 jboolean，jbyte，jchar，jshort，jint，jlong，jfloat，jdouble 。這幾種型別幾乎都可以當成對應的C++型別來用，所以沒什麼好說的。2. String引數的傳遞Java的String和C++的string是不能對等起來的，所以處理起來比較麻煩。先看一個例子，class Prompt {
// native method that prints a prompt and reads a line
private native String getLine(String prompt);
public static void main(String args[]) {
Prompt p = new Prompt();
String input = p.getLine("Type a line: ");
System.out.println("User typed: " + input);
}
static {
System.loadLibrary("Prompt");
}
}
　　在這個例子中，我們要實現一個native方法String getLine(String prompt);
　　讀入一個String引數，返回一個String值。　　通過執行javah -jni得到的標頭檔案是這樣的#include 
#ifndef _Included_Prompt
#define _Included_Prompt
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject this, jstring prompt);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
jstring是JNI中對應於String的型別，但是和基本型別不同的是，jstring不能直接當作C++的string用。如果你用cout << prompt << endl;
　　編譯器肯定會扔給你一個錯誤資訊的。　　其實要處理jstring有很多種方式，這裡只講一種我認為最簡單的方式，看下面這個例子，#include "Prompt.h"
#include 
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject obj, jstring prompt)
{
const char* str;
str = env->GetStringUTFChars(prompt, false);
if(str == NULL) {
return NULL;
}
std::cout << str << std::endl;
env->ReleaseStringUTFChars(prompt, str);
char* tmpstr = "return string succeeded";
jstring rtstr = env->NewStringUTF(tmpstr);
return rtstr;
}
　　在上面的例子中，作為引數的prompt不能直接被C++程式使用，先做了如下轉換str = env->GetStringUTFChars(prompt, false);
　　將jstring型別變成一個char*型別。　　返回的時候，要生成一個jstring型別的物件，也必須通過如下命令，jstring rtstr = env->NewStringUTF(tmpstr);
　　這裡用到的GetStringUTFChars和NewStringUTF都是JNI提供的處理String型別的函式，還有其他的函式這裡就不一一列舉了。3. 陣列型別的傳遞　　和String一樣，JNI為Java基本型別的陣列提供了j*Array型別，比如int[]對應的就是jintArray。來看一個傳遞int陣列的例子，Java程式就不寫了，JNIEXPORT jint JNICALL Java_IntArray_sumArray(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr)
{
jint *carr;
carr = env->GetIntArrayElements(arr, false);
if(carr == NULL) {
return 0;
}
jint sum = 0;
for(int i=0; i<10; i++) {
sum += carr[i];
}
env->ReleaseIntArrayElements(arr, carr, 0);
return sum;
}
　　這個例子中的GetIntArrayElements和ReleaseIntArrayElements函式就是JNI提供用於處理int陣列的函式。如果試圖用arr[i]的方式去訪問jintArray型別，毫無疑問會出錯。JNI還提供了另一對函式GetIntArrayRegion和 ReleaseIntArrayRegion訪問int陣列，就不介紹了，對於其他基本型別的陣列，方法類似。4. 二維陣列和String陣列　　在JNI中，二維陣列和String陣列都被視為object陣列，因為陣列和String被視為object。仍然用一個例子來說明，這次是一個二維int陣列，作為返回值。JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_ObjectArrayTest_initInt2DArray(JNIEnv *env, jclass cls, int size)
{
jobjectArray result;
jclass intArrCls = env->FindClass("[I");
result = env->NewObjectArray(size, intArrCls, NULL);
for (int i = 0; i < size; i++) {
jint tmp[256];
jintArray iarr = env->NewIntArray(size);
for(int j = 0; j < size; j++) {
tmp[j] = i + j;
}
env->SetIntArrayRegion(iarr, 0, size, tmp);
env->SetObjectArrayElement(result, i, iarr);
env->DeleteLocalRef(iarr);
}
return result;
}
　　上面程式碼中的第三行，jobjectArray result;
　　因為要返回值，所以需要新建一個jobjectArray物件。jclass intArrCls = env->FindClass("[I");
　　是建立一個jclass的引用，因為 result的元素是一維int陣列的引用，所以intArrCls必須是一維int陣列的引用，這一點是如何保證的呢?注意FindClass的引數" [I"，JNI就是通過它來確定引用的型別的，I表示是int型別，[標識是陣列。對於其他的型別，都有相應的表示方法，Z boolean
B byte
C char
S short
I int
J long
F float
D double
String是通過“Ljava/lang/String;”表示的，那相應的，String陣列就應該是“[Ljava/lang/String;”。　　還是回到程式碼，result = env->NewObjectArray(size, intArrCls, NULL);
　　的作用是為result分配空間。jintArray iarr = env->NewIntArray(size);
　　是為一維int陣列iarr分配空間。env->SetIntArrayRegion(iarr, 0, size, tmp);
　　是為iarr賦值。env->SetObjectArrayElement(result, i, iarr);
　　是為result的第i個元素賦值。　　通過上面這些步驟，我們就建立了一個二維int陣列，並賦值完畢，這樣就可以做為引數返回了。　　如果瞭解了上面介紹的這些內容，基本上大部分的任務都可以對付了。雖然在運算元組型別，尤其是二維陣列和String陣列的時候，比起在單獨的語言中程式設計要麻煩，但既然我們享受了跨語言程式設計的好處，必然要付出一定的代價。　　有一點要補充的是，本文所用到的函式呼叫方式都是針對C++的，如果要在C中使用，所有的env->都要被替換成(*env)->，而且後面的函式中需要增加一個引數env，具體請看一下jni.h的程式碼。另外還有些省略的內容，可以參考JNI的文件：Java Native Interface 6.0 Specification，在JDK的文件裡就可以找到。如果要進行更深入的JNI程式設計，需要仔細閱讀這個文件。接下來的高階篇，也會討論更深入的話題

在本篇中，將會涉及關於JNI程式設計更深入的話題，包括：在native方法中訪問Java類的域和方法，將Java中自定義的類作為引數和返回值傳遞等等。瞭解這些內容，將會對JNI