Android JNI作用及其详解

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Android JNI作用及其详解

 

Java Native Interface (JNI)标准是Java平台的一部分,它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI 是本地编程接口,它使得在 Java 虚拟机 (VM) 内部运行的 Java 代码能够与用其它编程语言(如 C、C++ 和汇编语言)编写的应用程序和库进行交互操作。
  1.从如何载入.so档案谈起
  由于Android的应用层的类都是以Java写的,这些Java类编译为Dex型式的Bytecode之后,必须靠Dalvik虚拟机(VM: Virtual Machine)来执行。VM在Android平台里,扮演很重要的角色。
  此外,在执行Java类的过程中,如果Java类需要与C组件沟通时,VM就会去载入C组件,然后让Java的函数顺利地调用到C组件的函数。此时,VM扮演着桥梁的角色,让Java与C组件能通过标准的JNI介面而相互沟通。
  应用层的Java类是在虚拟机(VM: Vitual Machine)上执行的,而C件不是在VM上执行,那么Java程式又如何要求VM去载入(Load)所指定的C组件呢? 可使用下述指令:
  System.loadLibrary(*.so的档案名);
  例如,Android框架里所提供的MediaPlayer.java类,含指令:
  public class MediaPlayer{
  static {
  System.loadLibrary("media_jni");
  }
  }
  这要求VM去载入Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案。载入*.so之后,Java类与*.so档案就汇合起来,一起执行了。
  2.如何撰写*.so的入口函数
  ---- JNI_OnLoad()与JNI_OnUnload()函数的用途
  当Android的VM(Virtual Machine)执行到System.loadLibrary()函数时,首先会去执行C组件里的JNI_OnLoad()函数。它的用途有二:
  (1)告诉VM此C组件使用那一个JNI版本。如果你的*.so档没有提供JNI_OnLoad()函数,VM会默认该*.so档是使用最老的 JNI 1.1版本。由于新版的JNI做了许多扩充,如果需要使用JNI的新版功能,例如JNI 1.4的java.nio.ByteBuffer,就必须藉由JNI_OnLoad()函数来告知VM。
  (2)由于VM执行到System.loadLibrary()函数时,就会立即先呼叫JNI_OnLoad(),所以C组件的开发者可以藉由JNI_OnLoad()来进行C组件内的初期值之设定(Initialization) 。
  例如,在Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里,就提供了JNI_OnLoad()函数,其程式码片段为:
  //#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 ");
  goto bail;
  }
  assert(env != NULL);
  if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
  LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed ");
  goto bail;
  }
  if (register_android_media_MediaRecorder(env) < 0) {
  LOGE("ERROR: MediaRecorder native registration failed ");
  goto bail;
  }
  if (register_android_media_MediaScanner(env) < 0) {
  LOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed ");
  goto bail;
  }
  if (register_android_media_MediaMetadataRetriever(env) < 0) {
  LOGE("ERROR: MediaMetadataRetriever native registration failed ");
  goto bail;
  }
  result = JNI_VERSION_1_4;
  bail:
  return result;
  }
  此函数回传JNI_VERSION_1_4值给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动作(可呼叫任何本地函数),例如指令:
  if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
  LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed ");
  goto bail;
  }
  就将此组件提供的各个本地函数(Native Function)登记到VM里,以便能加快后续呼叫本地函数的效率。
  JNI_OnUnload()函数与JNI_OnLoad()相对应的。在载入C组件时会立即呼叫JNI_OnLoad()来进行组件内的初期动作;而当VM释放该C组件时,则会呼叫JNI_OnUnload()函数来进行善后清除动作。当VM呼叫JNI_OnLoad()或 JNI_Unload()函数时,都会将VM的指针(Pointer)传递给它们,其参数如下:
  jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) { }
  jint JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved){ }
  在JNI_OnLoad()函数里,就透过VM之指标而取得JNIEnv之指标值,并存入env指标变数里,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 ");
  goto bail;
  }
  }
  由于VM通常是多执行绪(Multi-threading)的执行环境。每一个执行绪在呼叫JNI_OnLoad()时,所传递进来的JNIEnv 指标值都是不同的。为了配合这种多执行绪的环境,C组件开发者在撰写本地函数时,可藉由JNIEnv指标值之不同而避免执行绪的资料冲突问题,才能确保所写的本地函数能安全地在Android的多执行绪VM里安全地执行。基于这个理由,当在呼叫C组件的函数时,都会将JNIEnv指标值传递给它,如下:
  jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
  {
  JNIEnv* env = NULL;
  if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {
  }
  }
  这JNI_OnLoad()呼叫register_android_media_MediaPlayer(env)函数时,就将env指标值传递过去。如此,在register_android_media_MediaPlayer()函数就能藉由该指标值而区别不同的执行绪,以便化解资料冲突的问题。
  例如,在register_android_media_MediaPlayer()函数里,可撰写下述指令:
  if ((*env)->MonitorEnter(env, obj) != JNI_OK) {
  }
  查看是否已经有其他执行绪进入此物件,如果没有,此执行绪就进入该物件里执行了。还有,也可撰写下述指令:
  if ((*env)->MonitorExit(env, obj) != JNI_OK) {
  }
  查看是否此执行绪正在此物件内执行,如果是,此执行绪就会立即离开。
  3.registerNativeMethods()函数的用途
  应用层级的Java类别透过VM而呼叫到本地函数。一般是仰赖VM去寻找*.so里的本地函数。如果需要连续呼叫很多次,每次都需要寻找一遍,会多花许多时间。此时,组件开发者可以自行将本地函数向VM进行登记。例如,在Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里的代码段如下:
  //#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 ");
  goto bail;
  }
  }
  当VM载入libmedia_jni.so档案时,就呼叫JNI_OnLoad()函数。接着,JNI_OnLoad()呼叫 register_android_media_MediaPlayer()函数。此时,就呼叫到 AndroidRuntime::registerNativeMethods()函数,向VM(即AndroidRuntime)登记 gMethods[]表格所含的本地函数了。简而言之,registerNativeMethods()函数的用途有二:
  (1)更有效率去找到函数。
  (2)可在执行期间进行抽换。由于gMethods[]是一个<名称,函数指针>对照表,在程序执行时,可多次呼叫registerNativeMethods()函数来更换本地函数之指针,而达到弹性抽换本地函数之目的

 

4.Andoird 中使用了一种不同传统Java JNI的方式来定义其native的函数。其中很重要的区别是Andorid使用了一种Java 和 C 函数的映射表数组,并在其中描述了函数的参数和返回值。这个数组的类型是JNINativeMethod,定义如下:  typedef struct {
  const char* name;
  const char* signature;
  void* fnPtr;
  } JNINativeMethod;
  其中比较难以理解的是第二个参数,例如
  "()V"
  "(II)V"
  "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"
  实际上这些字符是与函数的参数类型一一对应的。
  "()" 中的字符表示参数,后面的则代表返回值。例如"()V" 就表示void Func();
  "(II)V" 表示 void Func(int, int);
  具体的每一个字符的对应关系如下
  字符 Java类型 C类型
  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
  数组则以"["开始,用两个字符表示
  [I jintArray int[]
  [F jfloatArray float[]
  [B jbyteArray byte[]
  [C jcharArray char[]
  [S jshortArray short[]
  [D jdoubleArray double[]
  [J jlongArray long[]
[Z jbooleanArray boolean[]
  上面的都是基本类型。如果Java函数的参数是class,则以"L"开头,以";"结尾,中间是用"/" 隔开的包及类名。而其对应的C函数名的参数则为jobject. 一个例外是String类,其对应的类为jstring
  Ljava/lang/String; String jstring
  Ljava/net/Socket; Socket jobject
  如果JAVA函数位于一个嵌入类,则用$作为类名间的分隔符。
  例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"
  Android JNI编程实践
  一、直接使用java本身jni接口(windows/ubuntu)
  1.在Eclipsh中新建一个android应用程序。两个类:一个继承于Activity,UI显示用。另一个包含native方法。编译生成所有类。
  jnitest.java文件:
  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。注意类要包含包名,路径文件夹下要包含所有包中的类,否则会报找不到类的错误。classpath参数指定到包名前一级文件夹,文件夹层次结构要符合java类的组织层次结构。
  javah -classpath ../jnitest/bin com.hello.jnitest.Nadd
  com_hello_jnitest_Nadd .h文件:
  #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.编辑.c文件实现native方法。
  com_hello_jnitest_Nadd.c文件:
  #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.编译.c文件生存动态库。
  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.将相应的动态库文件push到avd的system/lib中:adb push libNadd.so /system/lib。若提示Read-only file system错误,运行adb remount命令,即可。
  Adb push libNadd.so /system/lib
  6.在eclipsh中运行原应用程序即可。
  以上在windows中完成。
  对于一中生成的so文件也可采用二中的方法编译进apk包中。只需在工程文件夹中建libsarmeabi文件夹(其他文件夹名无效,只建立libs文件夹也无效),然后将so文件拷入,编译工程即可。
  二.使用NDK生成本地方法(ubuntu and windows)
  1.安装NDK:解压,然后进入NDK解压后的目录,运行build/host-setup.sh(需要Make 3.81和awk)。若有错,修改host-setup.sh文件:将#!/bin/sh修改为#!/bin/bash,再次运行即可。
  2.在apps文件夹下建立自己的工程文件夹,然后在该文件夹下建一文件Application.mk和项project文件夹。
  Application.mk文件:
  APP_PROJECT_PATH := $(call my-dir)/project
  APP_MODULES := myjni
  3.在project文件夹下建一jni文件夹,然后新建Android.mk和myjni.c。这里不需要用javah生成相应的.h文件,但函数名要包含相应的完整的包、类名。
  4.编辑相应文件内容。
  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 $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
  myjni.c文件:
  #include 
  #include 
  jstring
  Java_com_hello_NdkTest_NdkTest_stringFromJNI( JNIEnv* env,
  jobject thiz )
  {
  return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from My-JNI !");
  }
  myjni文件组织:
  a@ubuntu:~/work/android/ndk-1.6_r1/apps$ tree myjni
  myjni
  |-- Application.mk
  `-- project
  |-- jni
  | |-- Android.mk
  | `-- myjni.c
  `-- libs
  `-- armeabi
  `-- libmyjni.so
  4 directories, 4 files
  5.编译:make APP=myjni.
  以上内容在ubuntu完成。以下内容在windows中完成。当然也可以在ubuntu中完成。
  6.在eclipsh中创建android application。将myjni中自动生成的libs文件夹拷贝到当前工程文件夹中,编译运行即可。
  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 {
  @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");
  }
  }
  对于二中生成的so文件也可采用一中的方法push到avd中运行

 

本篇将介绍在JNI编程中如何传递参数和返回值。  首先要强调的是,native方法不但可以传递Java的基本类型做参数,还可以传递更复杂的类型,比如String,数组,甚至自定义的类。这一切都可以在jni.h中找到答案。
  1. Java基本类型的传递
  用过Java的人都知道,Java中的基本类型包括boolean,byte,char,short,int,long,float,double 这样几种,如果你用这几种类型做native方法的参数,当你通过javah -jni生成.h文件的时候,只要看一下生成的.h文件,就会一清二楚,这些类型分别对应的类型是 jboolean,jbyte,jchar,jshort,jint,jlong,jfloat,jdouble 。这几种类型几乎都可以当成对应的C++类型来用,所以没什么好说的。
  2. String参数的传递
  Java的String和C++的string是不能对等起来的,所以处理起来比较麻烦。先看一个例子,
  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");
  }
  }
  在这个例子中,我们要实现一个native方法
  String getLine(String prompt);
  读入一个String参数,返回一个String值。
  通过执行javah -jni得到的头文件是这样的
  #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中对应于String的类型,但是和基本类型不同的是,jstring不能直接当作C++的string用。如果你用
  cout << prompt << endl;
  编译器肯定会扔给你一个错误信息的。
  其实要处理jstring有很多种方式,这里只讲一种我认为最简单的方式,看下面这个例子,
  #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,作为参数的prompt不能直接被C++程序使用,先做了如下转换
  str = env->GetStringUTFChars(prompt, false);
  将jstring类型变成一个char*类型。
  返回的时候,要生成一个jstring类型的对象,也必须通过如下命令,
  jstring rtstr = env->NewStringUTF(tmpstr);
  这里用到的GetStringUTFChars和NewStringUTF都是JNI提供的处理String类型的函数,还有其他的函数这里就不一一列举了。
  3. 数组类型的传递
  和String一样,JNI为Java基本类型的数组提供了j*Array类型,比如int[]对应的就是jintArray。来看一个传递int数组的例子,Java程序就不写了,
  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;
  }
  这个例子中的GetIntArrayElements和ReleaseIntArrayElements函数就是JNI提供用于处理int数组的函数。如果试图用arr[i]的方式去访问jintArray类型,毫无疑问会出错。JNI还提供了另一对函数GetIntArrayRegion和 ReleaseIntArrayRegion访问int数组,就不介绍了,对于其他基本类型的数组,方法类似。
  4. 二维数组和String数组
  在JNI中,二维数组和String数组都被视为object数组,因为数组和String被视为object。仍然用一个例子来说明,这次是一个二维int数组,作为返回值。
  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;
  }
  上面代码中的第三行,
  jobjectArray result;
  因为要返回值,所以需要新建一个jobjectArray对象。
  jclass intArrCls = env->FindClass("[I");
  是创建一个jclass的引用,因为 result的元素是一维int数组的引用,所以intArrCls必须是一维int数组的引用,这一点是如何保证的呢?注意FindClass的参数" [I",JNI就是通过它来确定引用的类型的,I表示是int类型,[标识是数组。对于其他的类型,都有相应的表示方法,
  Z boolean
  B byte
  C char
  S short
  I int
  J long
  F float
  D double
  String是通过“Ljava/lang/String;”表示的,那相应的,String数组就应该是“[Ljava/lang/String;”。
  还是回到代码,
  result = env->NewObjectArray(size, intArrCls, NULL);
  的作用是为result分配空间。
  jintArray iarr = env->NewIntArray(size);
  是为一维int数组iarr分配空间。
  env->SetIntArrayRegion(iarr, 0, size, tmp);
  是为iarr赋值。
  env->SetObjectArrayElement(result, i, iarr);
  是为result的第i个元素赋值。
  通过上面这些步骤,我们就创建了一个二维int数组,并赋值完毕,这样就可以做为参数返回了。
  如果了解了上面介绍的这些内容,基本上大部分的任务都可以对付了。虽然在操作数组类型,尤其是二维数组和String数组的时候,比起在单独的语言中编程要麻烦,但既然我们享受了跨语言编程的好处,必然要付出一定的代价。
  有一点要补充的是,本文所用到的函数调用方式都是针对C++的,如果要在C中使用,所有的env->都要被替换成(*env)->,而且后面的函数中需要增加一个参数env,具体请看一下jni.h的代码。另外还有些省略的内容,可以参考JNI的文档:Java Native Interface 6.0 Specification,在JDK的文档里就可以找到。如果要进行更深入的JNI编程,需要仔细阅读这个文档。接下来的高级篇,也会讨论更深入的话题

 

在本篇中,将会涉及关于JNI编程更深入的话题,包括:在native方法中访问Java类的域和方法,将Java中自定义的类作为参数和返回值传递等等。了解这些内容,将会对JNI编程有更深入的理解,写出的程序也更清晰,易用性更好。  1. 在一般的Java类中定义native方法
  在前两篇的例子中,都是将native方法放在main方法的Java类中,实际上,完全可以在任何类中定义native方法。这样,对于外部来说,这个类和其他的Java类没有任何区别。
  2. 访问Java类的域和方法
  native方法虽然是native的,但毕竟是方法,那么就应该同其他方法一样,能够访问类的私有域和方法。实际上,JNI的确可以做到这一点,我们通过几个例子来说明,
  public class ClassA {
 String str_ = "abcde";
  int number_;
  public native void nativeMethod();
  private void javaMethod() {
  System.out.println("call java method succeeded");
  }
  static {
  System.loadLibrary("ClassA");
  }
  }
  在这个例子中,我们在一个没有main方法的Java类中定义了native方法。我们将演示如何在nativeMethod()中访问域str_,number_和方法javaMethod(),nativeMethod()的C++实现如下,
  JNIEXPORT void JNICALL Java_testclass_ClassCallDLL_nativeMethod(JNIEnv *env, jobject obj) {
  // access field
  jclass cls = env->GetObjectClass(obj);
  jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "str_", "Ljava/lang/String;");
  jstring jstr = (jstring)env->GetObjectField(obj, fid);
  const char *str = env->GetStringUTFChars(jstr, false);
  if(std::string(str) == "abcde")
  std::cout << "access field succeeded" << std::endl;
  jint i = 2468;
  fid = env->GetFieldID(cls, "number_", "I");
  env->SetIntField(obj, fid, i);
  // access method
  jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "javaMethod", "()V");
  env->CallVoidMethod(obj, mid);
  }
  上面的代码中,通过如下两行代码获得str_的值,
  jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "str_", "Ljava/lang/String;");
  jstring jstr = (jstring)env->GetObjectField(obj, fid);
  第一行代码获得str_的id,在GetFieldID函数的调用中需要指定str_的类型,第二行代码通过str_的id获得它的值,当然我们读到的是一个jstring类型,不能直接显示,需要转化为char*类型。
  接下来我们看如何给Java类的域赋值,看下面两行代码,
  fid = env->GetFieldID(cls, "number_", "I");
  env->SetIntField(obj, fid, i);
  第一行代码同前面一样,获得number_的id,第二行我们通过SetIntField函数将i的值赋给number_,其他类似的函数可以参考JDK的文档。
 访问javaMethod()的过程同访问域类似,
  jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "javaMethod", "()V");
  env->CallVoidMethod(obj, mid);
  需要强调的是,在GetMethodID中,我们需要指定javaMethod方法的类型,域的类型很容易理解,方法的类型如何定义呢,在上面的例子中,我们用的是()V,V表示返回值为空,()表示参数为空。如果是更复杂的函数类型如何表示?看一个例子,
  long f (int n, String s, int[] arr);
  这个函数的类型符号是(ILjava/lang/String;[I)J,I表示int类型,Ljava/lang/String;表示String类型,[I表示int数组,J表示long。这些都可以在文档中查到。
  3. 在native方法中使用用户定义的类
  JNI不仅能使用Java的基础类型,还能使用用户定义的类,这样灵活性就大多了。大体上使用自定义的类和使用Java的基础类(比如 String)没有太大的区别,关键的一点是,如果要使用自定义类,首先要能访问类的构造函数,看下面这一段代码,我们在native方法中使用了自定义的Java类ClassB,
  jclass cls = env->FindClass("Ltestclass/ClassB;");
  jmethodID id = env->GetMethodID(cls, "", "(D)V");
  jdouble dd = 0.033;
  jvalue args[1];
  args[0].d = dd;
  jobject obj = env->NewObjectA(cls, id, args);
  首先要创建一个自定义类的引用,通过FindClass函数来完成,参数同前面介绍的创建String对象的引用类似,只不过类名称变成自定义类的名称。然后通过GetMethodID函数获得这个类的构造函数,注意这里方法的名称是"",它表示这是一个构造函数。
  jobject obj = env->NewObjectA(cls, id, args);
  生成了一个ClassB的对象,args是ClassB的构造函数的参数,它是一个jvalue*类型。
  通过以上介绍的三部分内容,native方法已经看起来完全像Java自己的方法了,至少主要功能上齐备了,只是实现上稍麻烦。而了解了这些,JNI编程的水平也更上一层楼。下面要讨论的话题也是一个重要内容,至少如果没有它,我们的程序只能停留在演示阶段,不具有实用价值。
  4. 异常处理
  在C++和Java的编程中,异常处理都是一个重要的内容。但是在JNI中,麻烦就来了,native方法是通过C++实现的,如果在native方法中发生了异常,如何传导到Java呢?
 JNI提供了实现这种功能的机制。我们可以通过下面这段代码抛出一个Java可以接收的异常,
  jclass errCls;
  env->ExceptionDescribe();
  env->ExceptionClear();
  errCls = env->FindClass("java/lang/IllegalArgumentException");
  env->ThrowNew(errCls, "thrown from C++ code");
  如果要抛出其他类型的异常,替换掉FindClass的参数即可。这样,在Java中就可以接收到native方法中抛出的异常。
  至此,JNI编程系列的内容就完全结束了,这些内容都是本人的原创,通过查阅文档和网上的各种文章总结出来的,相信除了JDK的文档外,没有比这更全面的讲述JNI编程的文章了。当然,限于篇幅,有些地方不可能讲的很细。限于水平,也可能有一些错误。文中所用的代码,都亲自编译执行过

本文来自:博客园

感谢作者:btgyoyo

查看原文:Android JNI作用及其详解

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