Android JNI知识简介
JavaNativeInterface(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:VirtualMachine)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:VitualMachine)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：
publicclassMediaPlayer{
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(VirtualMachine)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JNI1.1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JNI1.4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：
//#defineLOG_NDEBUG0
#defineLOG_TAG"MediaPlayer-JNI"
jintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved)
{
JNIEnv*env=NULL;
jintresult=-1;
if(vm->GetEnv((void**)&env,JNI_VERSION_1_4)!=JNI_OK){
LOGE("ERROR:GetEnvfailed/n");
gotobail;
}
assert(env!=NULL);
if(register_android_media_MediaPlayer(env)<0){
LOGE("ERROR:MediaPlayernativeregistrationfailed/n");
gotobail;
}
if(register_android_media_MediaRecorder(env)<0){
LOGE("ERROR:MediaRecordernativeregistrationfailed/n");
gotobail;
}
if(register_android_media_MediaScanner(env)<0){
LOGE("ERROR:MediaScannernativeregistrationfailed/n");
gotobail;
}
if(register_android_media_MediaMetadataRetriever(env)<0){
LOGE("ERROR:MediaMetadataRetrievernativeregistrationfailed/n");
gotobail;
}
/*success--returnvalidversionnumber*/
result=JNI_VERSION_1_4;
bail:
returnresult;
}
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:MediaPlayernativeregistrationfailed/n");
gotobail;
}
就将此组件提供的各个本地函数(NativeFunction)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：
jintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved){}
jintJNI_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：
jintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved){
JNIEnv*env=NULL;
jintresult=-1;
if(vm->GetEnv((void**)&env,JNI_VERSION_1_4)!=JNI_OK){
LOGE("ERROR:GetEnvfailed/n");
gotobail;
}
}
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：
jintJNI_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：
//#defineLOG_NDEBUG0
#defineLOG_TAG"MediaPlayer-JNI"
staticJNINativeMethodgMethods[]={
{"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},
};
staticintregister_android_media_MediaPlayer(JNIEnv*env){
returnAndroidRuntime::registerNativeMethods(env,
"android/media/MediaPlayer",gMethods,NELEM(gMethods));
}
jintJNI_OnLoad(JavaVM*vm,void*reserved){
if(register_android_media_MediaPlayer(env)<0){
LOGE("ERROR:MediaPlayernativeregistrationfailed/n");
gotobail;
}
}
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JavaJNI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：
typedefstruct{
constchar*name;/*Java中函数的名字*/
constchar*signature;/*描述了函数的参数和返回值*/
void*fnPtr;/*函数指针，指向C函数*/
}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voidFunc();
"(II)V"表示voidFunc(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
Vvoidvoid
Zjbooleanboolean
Ijintint
Jjlonglong
Djdoubledouble
Fjfloatfloat
Bjbytebyte
Cjcharchar
Sjshortshort
数组则以"["开始，用两个字符表示
[IjintArrayint[]
[FjfloatArrayfloat[]
[BjbyteArraybyte[]
[CjcharArraychar[]
[SjshortArrayshort[]
[DjdoubleArraydouble[]
[JjlongArraylong[]
[ZjbooleanArrayboolean[]
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;Stringjstring
Ljava/net/Socket;Socketjobject
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"
AndroidJNI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：
packagecom.hello.jnitest;
importandroid.app.Activity;
importandroid.os.Bundle;
publicclassjnitestextendsActivity{
/**Calledwhentheactivityisfirstcreated.*/
@Override
publicvoidonCreate(BundlesavedInstanceState){
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
Naddcal=newNadd();
setTitle("TheNativeAddResultis"+String.valueOf(cal.nadd(10,19)));
}
}
Nadd.java文件：
packagecom.hello.jnitest;
publicclassNadd{
static{
System.loadLibrary("Nadd");
}
publicnativeintnadd(inta,intb);
}
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/bincom.hello.jnitest.Nadd
com_hello_jnitest_Nadd.h文件：
/*DONOTEDITTHISFILE-itismachinegenerated*/
#include<jni.h>
/*Headerforclasscom_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
*/
JNIEXPORTjintJNICALLJava_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<stdlib.h>
#include"com_hello_jnitest_Nadd.h"
JNIEXPORTjintJNICALLJava_com_hello_jnitest_Nadd_nadd(JNIEnv*env,jobjectc,jinta,jintb)
{
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-ccom_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-olibNadd.socom_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:adbpushlibNadd.so/system/lib。若提示Read-onlyfilesystem错误，运行adbremount命令，即可。
AdbpushlibNadd.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libs/armeabi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（ubuntuandwindows）
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Make3.81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:=$(callmy-dir)/project
APP_MODULES:=myjni
3.在project文件夹下建一jni文件夹，然后新建Android.mk和myjni.c。这里不需要用javah生成相应的.h文件，但函数名要包含相应的完整的包、类名。
4.编辑相应文件内容。
Android.mk文件：
#Copyright(C)2009TheAndroidOpenSourceProject
#
#LicensedundertheApacheLicense,Version2.0(the"License");
#youmaynotusethisfileexceptincompliancewiththeLicense.
#YoumayobtainacopyoftheLicenseat
#
#http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
#Unlessrequiredbyapplicablelaworagreedtoinwriting,software
#distributedundertheLicenseisdistributedonan"ASIS"BASIS,
#WITHOUTWARRANTIESORCONDITIONSOFANYKIND,eitherexpressorimplied.
#SeetheLicenseforthespecificlanguagegoverningpermissionsand
#limitationsundertheLicense.
#
LOCAL_PATH:=$(callmy-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,
jobjectthiz)
{
return(*env)->NewStringUTF(env,"HellofromMy-JNI!");
}
myjni文件组织：
a@ubuntu:~/work/android/ndk-1.6_r1/apps$treemyjni
myjni
|--Application.mk
`--project
|--jni
||--Android.mk
|`--myjni.c
`--libs
`--armeabi
`--libmyjni.so
4directories,4files
5.编译：makeAPP=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androidapplication。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：
packagecom.hello.NdkTest;
importandroid.app.Activity;
importandroid.os.Bundle;
importandroid.widget.TextView;
publicclassNdkTestextendsActivity{
/**Calledwhentheactivityisfirstcreated.*/
@Override
publicvoidonCreate(BundlesavedInstanceState){
super.onCreate(savedInstanceState);
TextViewtv=newTextView(this);
tv.setText(stringFromJNI());
setContentView(tv);
}
publicnativeStringstringFromJNI();
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。
本文转载自http://blog.csdn.net/linweig/article/details/5417319