Android JNI和NDK关系 

1、什么JNI

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。

上面过程分为2个部分：

第一、用C语言生成一个库文件。

第二、在java中调用这个库文件的函数。

2、NDK

NDK全称：Native Development Kit。

NDK是一系列工具的集合。

* NDK提供了一系列的工具，帮助开发者快速开发C（或C++）的动态库，并能自动将so和java应用一起打包成apk。这些工具对开发者的帮助是巨大的。

* NDK集成了交叉编译器，并提供了相应的mk文件隔离CPU、平台、ABI等差异，开发人员只需要简单修改mk文件（指出“哪些文件需要编译”、“编译特性要求”等），就可以创建出so。

* NDK可以自动地将so和Java应用一起打包，极大地减轻了开发人员的打包工作。

个人理解，NDK就是能够方便快捷开发.so文件的工具。

JNI的过程比较复杂，生成.so需要大量操作，而NDK就是简化了这个过程。

registerNativeMethods

传统java  Jni方式：1.编写带有native方法的Java类；--->2.使用javah命令生成.h头文件；--->3.编写代码实现头文件中的方法，这样的“官方” 流程，但也许有人无法忍受那“丑陋”的方法名称，

通用方 式：RegisterNatives方法能帮助你把c/c++中的方法隐射到Java中的native方法，而无需遵循特定的方法命名格式。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，VM调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。

 

cpp文件中

static JNINativeMethod methods[] = {
    {       "native_setText","([BJI)I",(void*)native_setText },
    {       "native_clearText","(I)I",(void*)native_clearText },
    {       "native_create","(I)I",(void*)native_create },
    {       "native_start","()I",(void*)native_start },
    {       "native_next","()I",(void*)native_next },
    {       "native_flush","()I",(void*)native_flush },
    {       "native_stop","()I",(void*)native_stop },
    {       "native_pause","()I",(void*)native_pause },
    {       "native_resume","()I",(void*)native_resume },
    {       "native_get_current_position","()J",(void*)native_get_current_position },
    {       "native_setSpeed","(I)I",(void*)native_setSpeed },
    {       "native_getSynSpeed","()I",(void*)native_getSynSpeed },
    {       "native_finalize","()I",(void*)native_finalize },
    {       "native_delete","()I",(void*)native_delete },
};

//Class path name for Register
static const char *classPathName = "android/tts/TTS";

/*
 * Register several native methods for one class.
 */
static int registerNativeMethods(JNIEnv* env, const char* className,
                                 JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
/*
 * Register native methods for all classes we know about.
 *
 * returns JNI_TRUE on success.
 */
static int registerNatives(JNIEnv* env)
{
    if (!registerNativeMethods(env, classPathName,
                               methods, sizeof(methods) / sizeof(methods[0]))) {
        return JNI_FALSE;
    }


    return JNI_TRUE;
}

java文件中

    static native int native_create(int streamType);
    static native int native_setSpeed(int speed);
    static native int native_setText(byte str[],long length,int islast);
    static native int native_clearText(int appID);
    static native int native_start();
    static native int native_next();
    static native int native_flush();
    static native int native_pause();
    static native int native_resume();
    static native int native_stop();
    static native int native_finalize();
    static native int native_delete();
    static native int native_getSynSpeed();
    static native boolean native_isPlaying();
    static native long native_get_current_position();

 

JNI组件的入口函数——JNI_OnLoad()、JNI_OnUnload()

JNI组件被成功加载和卸载时，会进行函数回调，当VM执行到System.loadLibrary(xxx)函数时，首先会去执行JNI组件中的JNI_OnLoad()函数，而当VM释放该组件时会呼叫JNI_OnUnload()函数。先看示例代码：

 

typedef union {
    JNIEnv* env;
    void* venv;
} UnionJNIEnvToVoid;

/* This function will be call when the library first be loaded */
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
    UnionJNIEnvToVoid uenv;
    JNIEnv* env = NULL;
    LOGI("JNI_OnLoad!");

    if (vm->GetEnv((void**)&uenv.venv, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
        LOGE("ERROR: GetEnv failed");
        return -1;
    }

    env = uenv.env;;

    if (registerNatives(env) != JNI_TRUE) {
        LOGE("ERROR: registerNatives failed");
        return -1;
    }

     return JNI_VERSION_1_4;
}

 

JNI_OnLoad()有两个重要的作用：

• 指定JNI版本：告诉VM该组件使用那一个JNI版本(若未提供JNI_OnLoad()函 数，VM会默认该使用最老的JNI 1.1版)，如果要使用新版本的JNI，例如JNI 1.4版，则必须由JNI_OnLoad()函数返回常量JNI_VERSION_1_4(该常量定义在jni.h中) 来告知VM。
• 初始化设定，当VM执行到System.loadLibrary()函数时，会立即先呼叫JNI_OnLoad()方法，因此在该方法中进行各种资源的初始化操作最为恰当。

JNI_OnUnload()的作用与JNI_OnLoad()对应，当VM释放JNI组件时会呼叫它，因此在该方法中进行善后清理，资源释放的动作最为合适。

JNI中的日志输出

你一定非常熟悉在Java代码中使用Log.x(TAG,“message”)系列方法，在c/c++代码中也一样，不过首先你要include相关头文件。遗憾的是你使用不同的编译环境( 请参考上文中两种编译环境的介绍) ，对应的头文件略有不同。。

如果是在完整源码编译环境下，只要include <utils/Log.h>头文件，就可以使用对应的LOGI、LOGD等方法了，同时请定义LOG_TAG，LOG_NDEBUG等宏值，示例代码如下：

#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）!");
}

JNI 的对应数据类型针对java和c++

c/c++方法和Java方法之间映射关系的关键是 JNINativeMethod 结构，该结构定义在jni.h中，具体定义如下：

 

typedef struct {
  const char* name;//java方法名称
  const char* signature; //java方法签名
  void*       fnPtr;//c/c++的函数指针
} JNINativeMethod;

参照上文示例中初始化该结构的代码：

//定义方法隐射关系
static JNINativeMethod methods[] = {
  {        "sayHello", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;", (void*)sayHello},
};

其中比较难以理解的是第二个参数——signature字段的取值，实际上这些字符与函数的 参数类型/返回类型一一对应，其中"()" 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/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：

字符     java类型          c/c++类型

[Z     jbooleanArray      boolean[]

[I        jintArray            int[]

[F       jfloatArray         float[]

[B      jbyteArray          byte[]

[C      jcharArray          char[]

[S      jshortArray         short[]

[D     jdoubleArray       double[]

[J        jlongArray          long[]

 

上面的都是基本类型，如果参数是Java类，则以"L"开头，以";"结尾，中间是用"/" 隔开包及类名，而其对应的C函数的参数则为jobject，一个例外是String类，它对应C类型jstring，例如：Ljava/lang /String; 、Ljava/net/Socket; 等，如果JAVA函数位于一个嵌入类（也被称为内部类），则用$作为类名间的分隔符，例如："Landroid/os /FileUtils$FileStatus;"。

In C, all other JNI reference types are defined to be the same as jobject. For example:

typedef jobject jclass;

In C++, JNI introduces a set of dummy classes to enforce the subtyping relationship. For example:

class _jobject {}; class _jclass : public _jobject {}; ... typedef _jobject *jobject; typedef _jclass *jclass;

Field and Method IDs

Method and field IDs are regular C pointer types:

struct _jfieldID;              /* opaque structure */ typedef struct _jfieldID *jfieldID;   /* field IDs */  struct _jmethodID;              /* opaque structure */ typedef struct _jmethodID *jmethodID; /* method IDs */

The Value Type

The jvalue union type is used as the element type in argument arrays. It is declared as follows:

typedef union jvalue {
         jboolean z;     jbyte    b;     jchar    c;     jshort   s;     jint     i;     jlong    j;     jfloat   f;     jdouble  d;     jobject  l; } jvalue;

Type Signatures

The JNI uses the Java VM’s representation of type signatures.  shows these type signatures.

 

Table 3-2 Java VM Type Signatures

Type Signature	Java Type
Z	boolean
B	byte
C	char
S	short
I	int
J	long
F	float
D	double
L fully-qualified-class ;	fully-qualified-class
[ type	type[]
( arg-types ) ret-type	method type

 

For example, the Java method:

long f (int n, String s, int[] arr);

has the following type signature:

(ILjava/lang/String;[I)J

参考的资料：