ANDROID JNI之JAVA域與c域的互操做

本文講述AndroidJava域與C域互操做：Java域調用c域的函數；c域訪問Java域的屬性和方法；c域生成的對象的保存與使用。重點講解c域如何訪問Java域。

雖然AndroidJNI實現中，c實現與c++實現是有所區別的，但行文中並未區分c仍是c++。

0.    Android中的JNI

Android的APP開發通常是用Java，用到的系統服務和操做系統相關的東西是用c寫的。Java到c的訪問，經過JNI(Java Native Interface)，通常狀況下的考慮是Java -> c，也有c -> Java的情形，這在Android中常常使用。

1.    Java域調用c域的函數

一般JNI的使用：

1)   Java中某個類的方法聲明前加上native修飾；

2)   在c中實現該方法，並把實現該方法的c文件編譯進動態庫；

3)   在java中使用該方法前，用System.loadLibrary()裝載。

4)   在步驟2中的c文件中定義JNI_OnLoad，並在其中經過JNIEnv:: RegisterNatives()把Java裏聲明的Java native方法與c中定義的實現函數關聯起來。

其中的實現細節不是本文描述的重點，若有疑問可參閱其它文章。

C域中的實現函數的Signature中返回值應該與java中聲明的原型一致；參數列表對比java中聲明的原型前面多了兩個參數：

JNIEnv *env 虛擬機運行的環境，經過它來使用JVM的各類方法。後面會常常用到；

jobject this 調用該函數的對象。

（固然這裏所說的類型一致也是指的要對應，Java與c裏的類型不是徹底一致，在各自領域分別有其類型的表述，好比Java裏的int類型，在JNI的c中就對應的是jint，諸如此類。詳細對照表，Google之）

這樣Java中native方法只是有聲明並沒有實現，具體實如今c中進行，而Java中的該方法固然能夠在Java中有訪問權限的地方用到。

2.    c域訪問Java域

JNI通常的使用情形是Java -> c，也有c -> Java裏的情形，在Android中還常常用到。

下面以Android中Camera的JNI實現講解

android.hardware.Camera.java是Java類，其中包含了一些native方法；android_hardware_camera.cpp是JNI的cpp實現。

而圖中，

fields_t是android_hardware_camera.cpp定義的一個結構體類型；

fields: fields_t是android_hardware_camera.cpp定義的一個fields_t型的變量；

android.hardware.Camera,Surface, Camera.CameraInfo都是Java中定義的類。

下面章節分別講解，cpp（android_hardware_camera.cpp）中如何訪問Java中的屬性和方法。

2.1.       c域訪問Java域的屬性

facing、orientation都是Camera.CameraInfo中的屬性，類型是int型。

在註冊native函數以前，c中就已經把Java域中的屬性的jfieldID獲得了。經過下列方法：

1. jclass clazz =env->FindClass("android/hardware/Camera$CameraInfo");
   
2. jfieldID field =env->GetFieldID(clazz, "facing", "I");

複製代碼

若是執行成功，把field保存到上面圖中的fileds變量的facing: jfieldID中。

而用到時，看如何使用：

Java中調用android.hardware.Camera::getCameraInfo()會調到cpp中的android_hardware_Camera_getCameraInfo (JNIEnv *env, jobject thiz,jint cameraId, jobject info_obj)

參數中info_obj是Java中傳進來的CameraInfo的對象。

Cpp函數實現中，

1. static voidandroid_hardware_Camera_getCameraInfo(JNIEnv *env, jobject thiz,
   
2.     jint cameraId, jobject info_obj)
   
3. {
   
4.     CameraInfo cameraInfo;
   
5.     status_t rc =Camera::getCameraInfo(cameraId, &cameraInfo);
   
6.     // …
   
7.     env->SetIntField(info_obj, fields.facing,cameraInfo.facing);
   
8.     // …
   
9. }

複製代碼

Cpp中獲得CameraInfo，而後經過env->SetIntField()設置到Java對象的屬性中。

總結一下，c中如何訪問Java對象的屬性：

1)   經過JNIEnv::FindClass()找到對應的jclass；

2)   經過JNIEnv::GetFieldID()找到類中屬性的jfieldID；

3)   經過JNIEnv::GetXyzField()/SetXyzField()獲取或設置Java對象的屬性。Xyz是屬性的類型，能夠是Int/Void/Boolean/Byte/Char/Short/Long/Float/Double/Object。

2.2.       c域訪問Java域的方法

c域訪問Java域的方法的實現與訪問屬性相似，看android.hardware.Camera中的postEventFromNative()如何被cpp中調用。

在註冊native函數以前，c中就已經把Java域中的方法的jmethodID獲得了。經過下列方法：

1. jclass clazz =env->FindClass("android/hardware/Camera");
   
2. fields.post_event =env->GetStaticMethodID(clazz, "postEventFromNative",
   
3.                                                   "(Ljava/lang/Object;IIILjava/lang/Object;)V");

複製代碼

fileds.post_event保存了Java中postEventFromNative()的jmethodID。

而用到時，看如何使用：

在底層須要通知上層信息的時候會經過android.hardware.Camera::postEventFromNative()。

android_hardware_camera.cpp中，

1. JNIEnv *env =AndroidRuntime::getJNIEnv();
   
2. env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass,fields.post_event,
   
3.             mCameraJObjectWeak, msgType, ext1,ext2, NULL);

複製代碼

Cpp中經過env->CallStaticVoidMethod()調用Java對象的方法。

總結一下，c中如何訪問Java對象的屬性：

1)   經過JNIEnv::FindClass()找到對應的jclass；

2)   經過JNIEnv::GetMethodID()/GetStaticMethodID()找到類中屬性的jfieldID；

3)   經過JNIEnv::CallAbcMethod()/CallStaticAbcMethod()調用Java對象的方法。Abc是返回值類型，能夠是Int/Void/Boolean/Byte/Char/Short/Long/Float/Double/Object，若是確有返回值，在參數中返回。

2.3.       c域中建立Java域裏的對象

c域中建立Java域裏的對象是上節c域訪問Java域的方法的特例，建立Java域的對象就是建立Java類的實例，再調用Java類的構造方法。

以Bitmap的構建爲例，《Android圖像處理之Bitmap類》中提到，Bitmap中並無Java另外外部能訪問的構造方法，因此它的實例化必然是在JNI的c中實現的。

BitmapFactory.java中提供了獲得Bitmap的方法，時序簡化爲：

BitmapFactory.java ->BitmapFactory.cpp -> GraphicsJNI::createBitmap() [graphics.cpp]

GraphicsJNI::createBitmap()[graphics.cpp]的實現：

1. jobjectGraphicsJNI::createBitmap(JNIEnv* env, SkBitmap* bitmap, bool isMutable,
   
2.                                   jbyteArray ninepatch, intdensity)
   
3. {
   
4.     SkASSERT(bitmap != NULL);
   
5.     SkASSERT(NULL != bitmap->pixelRef());
   
6. 
   
7.     jobject obj =env->AllocObject(gBitmap_class);
   
8.     if (obj) {
   
9.         env->CallVoidMethod(obj,gBitmap_constructorMethodID,
   
10.                             (jint)bitmap,isMutable, ninepatch, density);
    
11.         if (hasException(env)) {
    
12.             obj = NULL;
    
13.         }
    
14.     }
    
15.     return obj;
    
16. }

複製代碼

而gBitmap_class的獲得是經過：

1. jclass c =env->FindClass("android/graphics/Bitmap");
   
2. gBitmap_class =(jclass)env->NewGlobalRef(c);
   
3. gBitmap_constructorMethodID是Bitmap的構造方法（方法名用」<init>」）的jmethodID:
   
4. gBitmap_constructorMethodID= env->GetMethodID(gBitmap_class, "<init>",
   
5.                                            "(IZ[BI)V");

複製代碼

總結一下，c中如何訪問Java對象的屬性：

1)        經過JNIEnv::FindClass()找到對應的jclass；

2)        經過JNIEnv::GetMethodID()找到類的構造方法的jfieldID；

3)        經過JNIEnv::AllocObject建立該類的對象；

4)        經過JNIEnv::CallVoidMethod()調用Java對象的構造方法。

3.    c域生成的對象的保存與使用

c域中某次被調用生成的對象，在其餘函數調用時是不可見的，雖然能夠設置全局變量但那不是好的解決方式，Android中一般是在Java域中定義一個int型的變量，在c域生成對象的地方，與這個Java域的變量關聯，在別的使用到的地方，在從這個變量中取值。

以JNICameraContext爲例來講明：

JNICameraContext是android_hardware_camera.cpp中定義的類型，並會在cpp中生成對象，與Java中android.hardware.Camera的mNativeContext關聯。

在註冊native函數以前，c中就已經把Java域中的屬性的jfieldID獲得了。經過下列方法：

1. jclass clazz = env->FindClass("android/hardware/Camera ");
   
2. jfieldID field = env->GetFieldID(clazz, " mNativeContext","I");

複製代碼

若是執行成功，把field保存到上面圖中的fileds變量的context:jfieldID中。

生成cpp對象時，經過JNIEnv::SetIntField()設置爲Java對象的屬性

1. static void android_hardware_Camera_native_setup(JNIEnv *env, jobjectthiz,
   
2.     jobject weak_this, jintcameraId)
   
3. {
   
4.     // …
   
5. 
   
6.     // We use a weak reference sothe Camera object can be garbage collected.
   
7.     // The reference is only used asa proxy for callbacks.
   
8.     sp<JNICameraContext>context = new JNICameraContext(env, weak_this, clazz, camera);
   
9.     // …
   
10.     env->SetIntField(thiz,fields.context, (int)context.get());
    
11. }

複製代碼

而要使用時，又經過JNIEnv::GetIntField()獲取Java對象的屬性，並轉化爲JNICameraContext類型：

1.     JNICameraContext* context =reinterpret_cast<JNICameraContext*>(env->GetIntField(thiz, fields.context));
   
2.     if (context != NULL) {
   
3.         // …
   
4.     }

複製代碼

總結一下，c++中生成的對象如何保存和使用：

1)   經過JNIEnv::FindClass()找到對應的jclass；

2)   經過JNIEnv::GetFieldID()找到類中屬性的jfieldID；

3)   某個調用過程當中，生成cpp對象時，經過JNIEnv::SetIntField()設置爲Java對象的屬性；

4)   另外的調用過程當中，經過JNIEnv::GetIntField()獲取Java對象的屬性，再轉化爲真實的對象類型。

4.    總結

本文重點介紹了Android JNI中Java域與c++域之間如何相互操做。Java中調用c++的函數是常見的使用方式，在不少一般的文章中都有介紹，本文並未再詳細講解，而是針對c++域如何訪問Java域的情形，結合Camera和Bitmap的實例，進行了詳細的闡述。

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