轉(zhuǎn)載自:http://blog.csdn.net/linweig/article/details/5417319
Java Native Interface (JNI)標(biāo)準(zhǔn)是java平臺(tái)的一部分，它允許Java代碼和其他語(yǔ)言寫(xiě)的代碼進(jìn)行交互。JNI 是本地編程接口，它使得在 Java 虛擬機(jī) (VM) 內(nèi)部運(yùn)行的 Java 代碼能夠與用其它編程語(yǔ)言(如 C、C++ 和匯編語(yǔ)言)編寫(xiě)的應(yīng)用程序和庫(kù)進(jìn)行交互操作。
1.從如何載入.so檔案談起
由于Android的應(yīng)用層的類(lèi)都是以Java寫(xiě)的，這些Java類(lèi)編譯為Dex型式的Bytecode之后，必須靠Dalvik虛擬機(jī)(VM: Virtual Machine)來(lái)執(zhí)行。VM在Android平臺(tái)里，扮演很重要的角色。
此外，在執(zhí)行Java類(lèi)的過(guò)程中，如果Java類(lèi)需要與C組件溝通時(shí)，VM就會(huì)去載入C組件，然后讓Java的函數(shù)順利地調(diào)用到C組件的函數(shù)。此時(shí)，VM扮演著橋梁的角色，讓Java與C組件能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的JNI介面而相互溝通。
應(yīng)用層的Java類(lèi)是在虛擬機(jī)(VM: Vitual Machine)上執(zhí)行的，而C件不是在VM上執(zhí)行，那么Java程式又如何要求VM去載入(Load)所指定的C組件呢? 可使用下述指令：
System.loadLibrary(*.so的檔案名);
例如，Android框架里所提供的MediaPlayer.java類(lèi)，含指令：
public class MediaPlayer
{
static {
System.loadLibrary("media_jni");
}
}
這要求VM去載入Android的/system/lib/libmedia_jni.so檔案。載入*.so之后，Java類(lèi)與*.so檔案就匯合起來(lái)，一起執(zhí)行了。
2.如何撰寫(xiě)*.so的入口函數(shù)
---- JNI_OnLoad()與JNI_OnUnload()函數(shù)的用途
當(dāng)Android的VM(Virtual Machine)執(zhí)行到System.loadLibrary()函數(shù)時(shí)，首先會(huì)去執(zhí)行C組件里的JNI_OnLoad()函數(shù)。它的用途有二：
(1)告訴VM此C組件使用那一個(gè)JNI版本。如果你的*.so檔沒(méi)有提供JNI_OnLoad()函數(shù)，VM會(huì)默認(rèn)該*.so檔是使用最老的JNI 1.1版本。由于新版的JNI做了許多擴(kuò)充，如果需要使用JNI的新版功能，例如JNI 1.4的java.nio.ByteBuffer,就必須藉由JNI_OnLoad()函數(shù)來(lái)告知VM。
(2)由于VM執(zhí)行到System.loadLibrary()函數(shù)時(shí)，就會(huì)立即先呼叫JNI_OnLoad()，所以C組件的開(kāi)發(fā)者可以藉由JNI_OnLoad()來(lái)進(jìn)行C組件內(nèi)的初期值之設(shè)定(Initialization) 。
例如，在Android的/system/lib/libmedia_jni.so檔案里，就提供了JNI_OnLoad()函數(shù)，其程式碼片段為：
//#define LOG_NDEBUG 0
#define LOG_TAG "MediaPlayer-JNI"
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;
if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
LOGE("ERROR: GetEnv failed/n");
goto bail;
}
assert(env != NULL);
if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed/n");
goto bail;
}
if (register_android_media_MediaRecorder(env) < 0) {
LOGE("ERROR: MediaRecorder native registration failed/n");
goto bail;
}
if (register_android_media_MediaScanner(env) < 0) {
LOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed/n");
goto bail;
}
if (register_android_media_MediaMetadataRetriever(env) < 0) {
LOGE("ERROR: MediaMetadataRetriever native registration failed/n");
goto bail;
}
/**//* success -- return valid version number */
result = JNI_VERSION_1_4;
bail:
return result;
}
此函數(shù)回傳JNI_VERSION_1_4值給VM，于是VM知道了其所使用的JNI版本了。此外，它也做了一些初期的動(dòng)作(可呼叫任何本地函數(shù))，例如指令：
if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed/n");
goto bail;
}
就將此組件提供的各個(gè)本地函數(shù)(Native Function)登記到VM里，以便能加快后續(xù)呼叫本地函數(shù)的效率。
JNI_OnUnload()函數(shù)與JNI_OnLoad()相對(duì)應(yīng)的。在載入C組件時(shí)會(huì)立即呼叫JNI_OnLoad()來(lái)進(jìn)行組件內(nèi)的初期動(dòng)作；而當(dāng)VM釋放該C組件時(shí)，則會(huì)呼叫JNI_OnUnload()函數(shù)來(lái)進(jìn)行善后清除動(dòng)作。當(dāng)VM呼叫JNI_OnLoad()或JNI_Unload()函數(shù)時(shí)，都會(huì)將VM的指針(Pointer)傳遞給它們，其參數(shù)如下：
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) { }
jint JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved){ }
在JNI_OnLoad()函數(shù)里，就透過(guò)VM之指標(biāo)而取得JNIEnv之指標(biāo)值，并存入env指標(biāo)變數(shù)里，如下述指令：
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;
if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
LOGE("ERROR: GetEnv failed/n");
goto bail;
}
}
由于VM通常是多執(zhí)行緒(Multi-threading)的執(zhí)行環(huán)境。每一個(gè)執(zhí)行緒在呼叫JNI_OnLoad()時(shí)，所傳遞進(jìn)來(lái)的JNIEnv指標(biāo)值都是不同的。為了配合這種多執(zhí)行緒的環(huán)境，C組件開(kāi)發(fā)者在撰寫(xiě)本地函數(shù)時(shí)，可藉由JNIEnv指標(biāo)值之不同而避免執(zhí)行緒的資料沖突問(wèn)題，才能確保所寫(xiě)的本地函數(shù)能安全地在Android的多執(zhí)行緒VM里安全地執(zhí)行。基于這個(gè)理由，當(dāng)在呼叫C組件的函數(shù)時(shí)，都會(huì)將JNIEnv指標(biāo)值傳遞給它，如下：
這JNI_OnLoad()呼叫register_android_media_MediaPlayer(env)函數(shù)時(shí)，就將env指標(biāo)值傳遞過(guò)去。如此，在register_android_media_MediaPlayer()函數(shù)就能藉由該指標(biāo)值而區(qū)別不同的執(zhí)行緒，以便化解資料沖突的問(wèn)題。
例如，在register_android_media_MediaPlayer()函數(shù)里，可撰寫(xiě)下述指令：
if ((*env)->MonitorEnter(env, obj) != JNI_OK) {
}
查看是否已經(jīng)有其他執(zhí)行緒進(jìn)入此物件，如果沒(méi)有，此執(zhí)行緒就進(jìn)入該物件里執(zhí)行了。還有，也可撰寫(xiě)下述指令：
if ((*env)->MonitorExit(env, obj) != JNI_OK) {
}
查看是否此執(zhí)行緒正在此物件內(nèi)執(zhí)行，如果是，此執(zhí)行緒就會(huì)立即離開(kāi)。
3.registerNativeMethods()函數(shù)的用途
應(yīng)用層級(jí)的Java類(lèi)別透過(guò)VM而呼叫到本地函數(shù)。一般是仰賴(lài)VM去尋找*.so里的本地函數(shù)。如果需要連續(xù)呼叫很多次，每次都需要尋找一遍，會(huì)多花許多時(shí)間。此時(shí)，組件開(kāi)發(fā)者可以自行將本地函數(shù)向VM進(jìn)行登記。例如，在Android的/system/lib/libmedia_jni.so檔案里的代碼段如下：
//#define LOG_NDEBUG 0
#define LOG_TAG "MediaPlayer-JNI"
static JNINativeMethod gMethods[] = {
{"setDataSource", "(Ljava/lang/String;)V",
(void *)android_media_MediaPlayer_setDataSource},
{"setDataSource", "(Ljava/io/FileDescriptor;JJ)V",
(void *)android_media_MediaPlayer_setDataSourceFD},
{"prepare", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_prepare},
{"prepareAsync", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_prepareAsync},
{"_start", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_start},
{"_stop", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_stop},
{"getVideoWidth", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getVideoWidth},
{"getVideoHeight", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getVideoHeight},
{"seekTo", "(I)V", (void *)android_media_MediaPlayer_seekTo},
{"_pause", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_pause},
{"isPlaying", "()Z", (void *)android_media_MediaPlayer_isPlaying},
{"getCurrentPosition", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getCurrentPosition},
{"getDuration", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getDuration},
{"_release", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_release},
{"_reset", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_reset},
{"setAudioStreamType","(I)V", (void *)android_media_MediaPlayer_setAudioStreamType},
{"setLooping", "(Z)V", (void *)android_media_MediaPlayer_setLooping},
{"setVolume", "(FF)V", (void *)android_media_MediaPlayer_setVolume},
{"getFrameAt", "(I)Landroid/graphics/Bitmap;",
(void *)android_media_MediaPlayer_getFrameAt},
{"native_setup", "(Ljava/lang/Object;)V",
(void *)android_media_MediaPlayer_native_setup},
{"native_finalize", "()V", (void *)android_media_MediaPlayer_native_finalize},
};
static int register_android_media_MediaPlayer(JNIEnv *env){
return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,
"android/media/MediaPlayer", gMethods, NELEM(gMethods));
}
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){
if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed/n");
goto bail;
}
}
當(dāng)VM載入libmedia_jni.so檔案時(shí)，就呼叫JNI_OnLoad()函數(shù)。接著，JNI_OnLoad()呼叫register_android_media_MediaPlayer()函數(shù)。此時(shí)，就呼叫到AndroidRuntime::registerNativeMethods()函數(shù)，向VM(即AndroidRuntime)登記gMethods[]表格所含的本地函數(shù)了。簡(jiǎn)而言之，registerNativeMethods()函數(shù)的用途有二：
(1)更有效率去找到函數(shù)。
(2)可在執(zhí)行期間進(jìn)行抽換。由于gMethods[]是一個(gè)<名稱(chēng)，函數(shù)指針>對(duì)照表，在程序執(zhí)行時(shí)，可多次呼叫registerNativeMethods()函數(shù)來(lái)更換本地函數(shù)之指針，而達(dá)到彈性抽換本地函數(shù)之目的。
4.Andoird 中使用了一種不同傳統(tǒng)Java JNI的方式來(lái)定義其native的函數(shù)。其中很重要的區(qū)別是Andorid使用了一種Java 和 C 函數(shù)的映射表數(shù)組，并在其中描述了函數(shù)的參數(shù)和返回值。這個(gè)數(shù)組的類(lèi)型是JNINativeMethod，定義如下：
typedef struct {
const char* name; /**//*Java中函數(shù)的名字*/
const char* signature; /**//*描述了函數(shù)的參數(shù)和返回值*/
void* fnPtr; /**//*函數(shù)指針，指向C函數(shù)*/
} JNINativeMethod;
其中比較難以理解的是第二個(gè)參數(shù)，例如
"()V"
"(II)V"
"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"
實(shí)際上這些字符是與函數(shù)的參數(shù)類(lèi)型一一對(duì)應(yīng)的。
"()" 中的字符表示參數(shù)，后面的則代表返回值。例如"()V" 就表示void Func();
"(II)V" 表示 void Func(int, int);
具體的每一個(gè)字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下
字符 Java類(lèi)型 C類(lèi)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(shù)組則以"["開(kāi)始，用兩個(gè)字符表示
[I jintArray int[]
[F jfloatArray float[]
[B jbyteArray byte[]
[C jcharArray char[]
[S jshortArray short[]
[D jdoubleArray double[]
[J jlongArray long[]
[Z jbooleanArray boolean[]
上面的都是基本類(lèi)型。如果Java函數(shù)的參數(shù)是class，則以"L"開(kāi)頭，以";"結(jié)尾，中間是用"/" 隔開(kāi)的包及類(lèi)名。而其對(duì)應(yīng)的C函數(shù)名的參數(shù)則為jobject. 一個(gè)例外是String類(lèi)，其對(duì)應(yīng)的類(lèi)為jstring
Ljava/lang/String; String jstring
Ljava/net/Socket; Socket jobject
如果JAVA函數(shù)位于一個(gè)嵌入類(lèi)，則用$作為類(lèi)名間的分隔符。
例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"
Android JNI編程實(shí)踐
一、直接使用java本身jni接口（windows/ubuntu）
1.在Eclipsh中新建一個(gè)android應(yīng)用程序。兩個(gè)類(lèi)：一個(gè)繼承于Activity，UI顯示用。另一個(gè)包含native方法。編譯生成所有類(lèi)。
jnitest.java文件：
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 cal = new Nadd();
setTitle("The Native Add Result is " + String.valueOf(cal.nadd(10, 19)));
}
}
Nadd.java文件：
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文件。注意類(lèi)要包含包名，路徑文件夾下要包含所有包中的類(lèi)，否則會(huì)報(bào)找不到類(lèi)的錯(cuò)誤。classpath參數(shù)指定到包名前一級(jí)文件夾，文件夾層次結(jié)構(gòu)要符合java類(lèi)的組織層次結(jié)構(gòu)。
javah -classpath ../jnitest/bin com.hello.jnitest.Nadd
com_hello_jnitest_Nadd .h文件：
/**//* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/**//* Header for class com_hello_jnitest_Nadd */
#ifndef _Included_com_hello_jnitest_Nadd
#define _Included_com_hello_jnitest_Nadd
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/**//*
* Class: com_hello_jnitest_Nadd
* Method: nadd
* Signature: (II)I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_jnitest_Nadd_nadd
(JNIEnv *, jobject, jint, jint);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
3.編輯.c文件實(shí)現(xiàn)native方法。
com_hello_jnitest_Nadd.c文件：
#include <stdlib.h>
#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文件生存動(dòng)態(tài)庫(kù)。
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文件。
以上在ubuntu中完成。
5.將相應(yīng)的動(dòng)態(tài)庫(kù)文件push到avd的system/lib中:adb push libNadd.so /system/lib。若提示Read-only file system錯(cuò)誤，運(yùn)行adb remount命令，即可。
Adb push libNadd.so /system/lib
6.在eclipsh中運(yùn)行原應(yīng)用程序即可。
以上在windows中完成。
對(duì)于一中生成的so文件也可采用二中的方法編譯進(jìn)apk包中。只需在工程文件夾中建libs/armeabi文件夾（其他文件夾名無(wú)效，只建立libs文件夾也無(wú)效），然后將so文件拷入，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，然后進(jìn)入NDK解壓后的目錄，運(yùn)行build/host-setup.sh（需要Make 3.81和awk）。若有錯(cuò)，修改host-setup.sh文件：將#!/bin/sh修改為#!/bin/bash，再次運(yùn)行即可。
2.在apps文件夾下建立自己的工程文件夾，然后在該文件夾下建一文件Application.mk和項(xiàng)project文件夾。
Application.mk文件：
APP_PROJECT_PATH := $(call my-dir)/project
APP_MODULES := myjni
3.在project文件夾下建一jni文件夾，然后新建Android.mk和myjni.c。這里不需要用javah生成相應(yīng)的.h文件，但函數(shù)名要包含相應(yīng)的完整的包、類(lèi)名。
4.編輯相應(yīng)文件內(nèi)容。
Android.mk文件：
# 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
#
# http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# 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 $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
myjni.c文件：
#include <string.h>
#include <jni.h>
jstring
Java_com_hello_NdkTest_NdkTest_stringFromJNI( JNIEnv* env,
jobject thiz )
{
return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from My-JNI !");
}
myjni文件組織：
a@ubuntu:~/work/android/ndk-1.6_r1/apps$ 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(nèi)容在ubuntu完成。以下內(nèi)容在windows中完成。當(dāng)然也可以在ubuntu中完成。
6.在eclipsh中創(chuàng)建android application。將myjni中自動(dòng)生成的libs文件夾拷貝到當(dāng)前工程文件夾中，編譯運(yùn)行即可。
NdkTest.java文件：
package com.hello.NdkTest;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;
public class NdkTest extends Activity {
/** *//** Called when the activity is first created. */
@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(duì)于二中生成的so文件也可采用一中的方法push到avd中運(yùn)行。