Android中JNI編程的那些事兒html
首先說明,Android系統不容許一個純粹使用C/C++的程序出現,它要求必須是經過Java代碼嵌入Native C/C++——即經過JNI的方式來使用本地(Native)代碼。所以JNI對Android底層開發人員很是重要。java
如何將.so文件打包到.APKandroid
讓咱們 先 從最簡單的狀況開始,假如已有一個JNI實現——libxxx.so文件,那麼如何在APK中使用它呢?c++
在我最初寫相似程序的時候,我會將libxxx.so文件push到/system/lib/目錄下,而後在Java代碼中執行 System.loadLibrary(xxx),這是個可行的作法,但須要取得/system/lib 目錄 的寫權限(模擬器經過adb remount取得該權限)。但模擬器 重啓之 後libxxx.so文件會消失。如今 我找到了更好的方法,把.so文件打包到apk中分發給最終用 戶,不論是模擬器 或者 真機 ,都再也不須要system分區的寫權限。實現步驟以下:git
一、在你的項目根目錄下創建libs/armeabi目錄;程序員
二、將libxxx.so文件copy到 libs/armeabi/下;編程
三、此時ADT插件自動編譯輸出的.apk文件中已經包括.so文件了;windows
四、安裝APK文件,便可直接使用JNI中的方法;數組
我想還須要簡單說明一下libxxx.so的命名規則,沿襲Linux傳統,lib<something>.so是類庫文件名稱的格 式,但在Java的System.loadLibrary(「 something 」)方法中指定庫名稱時,不能包括 前綴—— lib,以及後綴—— .so。oracle
準備編寫本身的JNI模塊
你必定想知道如何編寫本身的xxx.so,不過這涉及了太多有關JNI的知識。簡單的說:JNI是Java平臺定義的用於和宿主平臺上的本地代碼進 行交互的「Java標準」,它一般有兩個使用場景:1.使用(以前使用c/c++、delphi開發的)遺留代碼;2.爲了更好、更直接地與硬件交互 並 得到更高性能 。你能夠經過如下連接瞭解JNI的更多資料:
JNI之Hello World
一、首先建立含有native方法的Java類:
- package com.okwap.testjni;
-
- public final class MyJNI {
- public static native String sayHello(String name);
- }
- package com.okwap.testjni;
-
- public final class MyJNI {
- public static native String sayHello(String name);
- }
二、經過javah命令生成.h文件,內容以下(com_okwap_testjni.h文件):
- #include <JNI.H>
-
- #ifndef _Included_com_okwap_testjni_MyJNI
-
- #define _Included_com_okwap_testjni_MyJNI
-
- #ifdef __cplusplus
-
- extern "C" {
-
- #endif
-
-
- JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_okwap_testjni_MyJNI_sayHello
-
- (JNIEnv *, jclass, jstring);
-
- #ifdef __cplusplus
-
- }
-
- #endif
- #endif
- #include <jni.h>
-
- #ifndef _Included_com_okwap_testjni_MyJNI
-
- #define _Included_com_okwap_testjni_MyJNI
-
- #ifdef __cplusplus
-
- extern "C" {
-
- #endif
-
-
- JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_okwap_testjni_MyJNI_sayHello
-
- (JNIEnv *, jclass, jstring);
-
- #ifdef __cplusplus
-
- }
-
- #endif
- #endif
- </jni.h>
這是一個標準的C語言頭文件,其中的JNIEXPORT、JNICALL是JNI關鍵字(事實上它是沒有任何內容的宏,僅用於指示性說明),而 jint、jstring是JNI環境下對int及java.lang.String類型的映射。這些關鍵字的定義均可以在jni.h中看到。
三、在 com_okwap_testjni.c文件中實現以上方法:
- #include <STRING.H>
- #include <JNI.H>
- #include "com_okwap_testjni.h"
-
- JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_okwap_testjni_MyJNI_sayHello(JNIEnv* env, jclass, jstring str){
-
- const char* name = (*env)->GetStringUTFChars(env, str, 0);
- char* hello = "你好,";
- char* result = malloc((strlen(name) + strlen(hello) + 1)*sizeof(char));
- memset(result,0,sizeof(result));
- strcat(result,hello);
- strcat(result,name);
- (*env)->ReleaseStringUTFChars(env,str,name);
- str = (*env)->NewStringUTF(env, "你好 JNI~!");
- free(result);
-
- return str;
- }
- #include <string.h>
- #include <jni.h>
- #include "com_okwap_testjni.h"
-
- JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_okwap_testjni_MyJNI_sayHello(JNIEnv* env, jclass, jstring str){
-
- const char* name = (*env)->GetStringUTFChars(env, str, 0);
- char* hello = "你好,";
- char* result = malloc((strlen(name) + strlen(hello) + 1)*sizeof(char));
- memset(result,0,sizeof(result));
- strcat(result,hello);
- strcat(result,name);
- (*env)->ReleaseStringUTFChars(env,str,name);
- str = (*env)->NewStringUTF(env, "你好 JNI~!");
- free(result);
-
- return str;
- }
- </jni.h></string.h>
四、編譯——兩種不一樣的編譯環境
以上的C語言代碼要編譯成最終.so動態庫文件,有兩種途徑:
Android NDK :全稱是Native Developer Kit,是用於編譯本地JNI源碼的工具,爲開發人員將本地方法整合到Android應用中提供了方便。事實上NDK和完整源碼編譯環境同樣,都使用 Android的編譯系統——即經過Android.mk文件控制編譯。NDK能夠運行在Linux、Mac、Window(+cygwin)三個平臺 上。有關NDK的使用方法及更多細節請參考如下資料:
eoe特刊第七期《NDK總結》http://blog.eoemobile.com/?p=27
http://androidappdocs.appspot.com/sdk/ndk/index.html ;
完整源碼編譯環境 :Android平臺提供有基於make的編譯系統,爲App編寫正確的Android.mk文件就可以使用該編譯系統。該環境須要經過git從官方網站獲 取完整源碼副本併成功編譯,更多細節請參考:http://source.android.com/index.html
無論你選擇以上兩種方法的哪個,都必須編寫本身的Android.mk文件,有關該文件的編寫請參考相關文檔。
JNI組件的入口函數——JNI_OnLoad()、JNI_OnUnload()
JNI組件被成功加載和卸載時,會進行函數回調,當VM執行到System.loadLibrary(xxx)函數時,首先會去執行JNI組件中的JNI_OnLoad()函數,而當VM釋放該組件時會呼叫JNI_OnUnload()函數。先看示例代碼:
- jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){
- LOGI("JNI_OnLoad startup~~!");
- return JNI_VERSION_1_4;
- }
-
- void JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved){
- LOGE("call JNI_OnUnload ~~!!");
- }
- jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){
- LOGI("JNI_OnLoad startup~~!");
- return JNI_VERSION_1_4;
- }
-
- void JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved){
- LOGE("call JNI_OnUnload ~~!!");
- }
JNI_OnLoad()有兩個重要的做用:
指定JNI版本:告訴VM該組件使用那一個JNI版本(若未提供JNI_OnLoad()函數,VM會默認該使用最老的JNI 1.1版),若是要使用新版本的JNI,例如JNI 1.4版,則必須由JNI_OnLoad()函數返回常量JNI_VERSION_1_4(該常量定義在jni.h中) 來告知VM。
初始化設定,當VM執行到System.loadLibrary()函數時,會當即先呼叫JNI_OnLoad()方法,所以在該方法中進行各類資源的初始化操做最爲恰當。
JNI_OnUnload()的做用與JNI_OnLoad()對應,當VM釋放JNI組件時會呼叫它,所以在該方法中進行善後清理,資源釋放的動做最爲合適。
使用registerNativeMethods方法
對Java程序員來講,可能咱們老是會遵循:1.編寫帶有native方法的Java類;—>2.使用javah命令生成.h頭文件;— >3.編寫代碼實現頭文件中的方法,這樣的「官方」 流程,但也許有人沒法忍受那「醜陋」的方法名稱,RegisterNatives方法能幫助你把c/c++中的方法隱射到Java中的native方法, 而無需遵循特定的方法命名格式。來看一段示例代碼吧:
- static const char *className = "com/okwap/testjni/MyJNI";
-
- static JNINativeMethod methods[] = {
- {"sayHello", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;", (void*)sayHello},
- };
-
- jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){
- jint result = JNI_ERR;
- JNIEnv* env = NULL;
- jclass clazz;
- int methodsLenght;
-
- if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
- LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");
- return JNI_ERR;
- }
- assert(env != NULL);
-
- clazz = (*env)->FindClass(env,className);
- if (clazz == NULL) {
- LOGE("Native registration unable to find class '%s'", className);
- return JNI_ERR;
- }
-
- methodsLenght = sizeof(methods) / sizeof(methods[0]);
- if ((*env)->RegisterNatives(env,clazz, methods, methodsLenght) < 0) {
- LOGE("RegisterNatives failed for '%s'", className);
- return JNI_ERR;
- }
-
- result = JNI_VERSION_1_4;
- return result;
- }
- static const char *className = "com/okwap/testjni/MyJNI";
-
- static JNINativeMethod methods[] = {
- {"sayHello", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;", (void*)sayHello},
- };
-
- jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){
- jint result = JNI_ERR;
- JNIEnv* env = NULL;
- jclass clazz;
- int methodsLenght;
-
- if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
- LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");
- return JNI_ERR;
- }
- assert(env != NULL);
-
- clazz = (*env)->FindClass(env,className);
- if (clazz == NULL) {
- LOGE("Native registration unable to find class '%s'", className);
- return JNI_ERR;
- }
-
- methodsLenght = sizeof(methods) / sizeof(methods[0]);
- if ((*env)->RegisterNatives(env,clazz, methods, methodsLenght) < 0) {
- LOGE("RegisterNatives failed for '%s'", className);
- return JNI_ERR;
- }
-
- result = JNI_VERSION_1_4;
- return result;
- }
創建c/c++方法和Java方法之間映射關係的關鍵是 JNINativeMethod 結構,該結構定義在jni.h中,具體定義以下:
- typedef struct {
- const char* name;
- const char* signature;
- void* fnPtr;
- } JNINativeMethod;
- typedef struct {
- const char* name;
- const char* signature;
- void* fnPtr;
- } JNINativeMethod;
參照上文示例中初始化該結構的代碼:
- static JNINativeMethod methods[] = {
- {"sayHello", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;", (void*)sayHello},
- };
- static JNINativeMethod methods[] = {
- {"sayHello", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;", (void*)sayHello},
- };
其中比較難以理解的是第二個參數——signature字段的取值,實際上這些字符與函數的參數類型/返回類型一一對應,其中"()" 中的字符表示參數,後面的則表明返回值。例如"()V" 就表示void func(),"(II)V" 表示 void func(int, int),具體的每個字符的對應關係以下:
字符 Java類型 C/C++類型
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
數組則以"["開始,用兩個字符表示:
字符 java類型 c/c++類型
[Z jbooleanArray boolean[]
[I jintArray int[]
[F jfloatArray float[]
[B jbyteArray byte[]
[C jcharArray char[]
[S jshortArray short[]
[D jdoubleArray double[]
[J jlongArray long[]
上面的都是基本類型,若是參數是Java類,則以"L"開頭,以";"結尾,中間是用"/"隔開包及類名,而其對應的C函數的參數則爲jobject,一 個例外是String類,它對應C類型jstring,例如:Ljava/lang /String; 、Ljava/net/Socket; 等,若是JAVA函數位於一個嵌入類(也被稱爲內部類),則用$做爲類名間的分隔符,例如:"Landroid/os /FileUtils$FileStatus;"。
使用registerNativeMethods方法不只僅是爲了改變那醜陋的長方法名,最重要的是能夠提升效率,由於當Java類別透過VM呼叫到本地 函數時,一般是依靠VM去動態尋找.so中的本地函數(所以它們才須要特定規則的命名格式),若是某方法須要連續呼叫不少次,則每次都要尋找一遍,因此使 用RegisterNatives將本地函數向VM進行登記,可讓其更有效率的找到函數。
registerNativeMethods方法的另外一個重要用途是,運行時動態調整本地函數與Java函數值之間的映射關係,只須要屢次調用registerNativeMethods()方法,並傳入不一樣的映射表參數便可。
JNI中的日誌輸出
你必定很是熟悉在Java代碼中使用Log.x(TAG,「message」)系列方法,在c/c++代碼中也同樣,不過首先你要include相關頭文件。遺憾的是你使用不一樣的編譯環境( 請參考上文中兩種編譯環境的介紹) ,對應的頭文件略有不一樣。。
若是是在完整源碼編譯環境下,只要include 頭文件,就可使用對應的LOGI、LOGD等方法了,同時請定義LOG_TAG,LOG_NDEBUG等宏值,示例代碼以下:
- #define LOG_TAG "HelloJni"
- #define LOG_NDEBUG 0
- #define LOG_NIDEBUG 0
- #define LOG_NDDEBUG 0
-
- #include <STRING.H>
- #include <JNI.H>
- #include <UTILS Log.h>
- jstring Java_com_inc_android_ime_HelloJni_stringFromJNI(JNIEnv* env,jobject thiz){
- LOGI("Call stringFromJNI!\n");
- return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI (中文)!");
- }
- #define LOG_TAG "HelloJni"
- #define LOG_NDEBUG 0
- #define LOG_NIDEBUG 0
- #define LOG_NDDEBUG 0
-
- #include <string.h>
- #include <jni.h>
- #include <utils log="">
- jstring Java_com_inc_android_ime_HelloJni_stringFromJNI(JNIEnv* env,jobject thiz){
- LOGI("Call stringFromJNI!\n");
- return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI (中文)!");
- }
- </utils></jni.h></string.h>
與日誌相關的.h頭文件,在如下源碼路徑:
myeclair\frameworks\base\include\utils\Log.h
myeclair\system\core\include\cutils\log.h
若是你是在NDK環境下編譯,則須要#include ,示例代碼以下:
- #define LOG_TAG "HelloJni"
-
- #include <STRING.H>
- #include <JNI.H>
- #include <UTILS Log.h>
- jstring Java_com_inc_android_ime_HelloJni_stringFromJNI(JNIEnv* env,jobject thiz){
- __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG,"Call stringFromJNI!\n");
- return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI (中文)!");
- }
- #define LOG_TAG "HelloJni"
-
- #include <string.h>
- #include <jni.h>
- #include <utils log="">
- jstring Java_com_inc_android_ime_HelloJni_stringFromJNI(JNIEnv* env,jobject thiz){
- __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG,"Call stringFromJNI!\n");
- return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI (中文)!");
- }
- </utils></jni.h></string.h>
很惋惜,其中用於日誌輸出的方法是: __android_log_print(....) , 並非咱們熟悉的LOG.x(...)系列方法。不過好的一點是android/log.h文件在完整源碼環境下也是可用的,所以,能夠用一下的頭文件來統兩種環境下的差別:
-
- #ifndef __JNILOGGER_H_
- #define __JNILOGGER_H_
-
- #include <ANDROID log.h>
-
- #ifdef _cplusplus
- extern "C" {
- #endif
-
- #ifndef LOG_TAG
- #define LOG_TAG "MY_LOG_TAG"
- #endif
-
- #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
- #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
- #define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
- #define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
- #define LOGF(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_FATAL,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
-
- #ifdef __cplusplus
- }
- #endif
-
- #endif
-
- #ifndef __JNILOGGER_H_
- #define __JNILOGGER_H_
-
- #include <android log="">
-
- #ifdef _cplusplus
- extern "C" {
- #endif
-
- #ifndef LOG_TAG
- #define LOG_TAG "MY_LOG_TAG"
- #endif
-
- #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
- #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
- #define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
- #define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
- #define LOGF(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_FATAL,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
-
- #ifdef __cplusplus
- }
- #endif
-
- #endif
- </android>
你能夠下載以上頭文件,來統一兩種不一樣環境下的使用差別。另外,不要忘了在你的Android.mk文件中加入對類庫的應用,兩種環境下分別是:
- ifeq ($(HOST_OS),windows)
- #NDK環境下
- LOCAL_LDLIBS := -llog
- else
- #完整源碼環境下
- LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libutils
- endif
- ifeq ($(HOST_OS),windows)
- #NDK環境下
- LOCAL_LDLIBS := -llog
- else
- #完整源碼環境下
- LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libutils
- endif
Android爲JNI提供的助手方法
myeclair\dalvik\libnativehelper\include\nativehelper
在完整源碼編譯環境下,Android在myeclair\dalvik\libnativehelper\include\nativehelper \JNIHelp.h頭文件中 提供了助手函數 ,用於本地方法註冊、異常處理等任務,還有一個用於計算方法隱射表長度的宏定義:
- #ifndef NELEM
- # define NELEM(x) ((int) (sizeof(x) / sizeof((x)[0])))
- #endif
-
-
- (*env)->RegisterNatives(env,clazz, methods,NELEM(methods));
- #ifndef NELEM
- # define NELEM(x) ((int) (sizeof(x) / sizeof((x)[0])))
- #endif
-
-
- (*env)->RegisterNatives(env,clazz, methods,NELEM(methods));