【Android】 JNI入门 - NDK从入门到精通

NDK项目源码地址 : 

-- 第一个JNI示例程序下载 : GitHub - https://github.com/han1202012/NDKHelloworld.git 

-- Java传递参数给C语言实例程序 : GitHub - https://github.com/han1202012/NDKParameterPassing.git 

--C语言回调Java方法示例程序 : GitHub - https://github.com/han1202012/NDK_Callback.git 

--分析Log框架层JNI源码所需的Android底层文件 : CSDN - http://download.csdn.net/detail/han1202012/6905507

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作者 :万境绝尘 

转载请注明出处 : http://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/18964835

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开发环境介绍 : 

-- eclipse : adt-bundle-windows-x86-20130917

-- sdk : 版本 2.3.3

-- ndk : android-ndk-r9c-windows-x86.zip

-- cygwin : 所需组件 binutils , gcc , gcc-mingw , gdb , make;

-- javah : jdk6.0自带工具

-- javap : jdk6.0自带工具

一. JNI介绍

1. JNI引入

JNI概念 : Java本地接口,Java Native Interface, 它是一个协议, 该协议用来沟通Java代码和外部的本地C/C++代码, 通过该协议 Java代码可以调用外部的本地代码, 外部的C/C++ 代码可以调用Java代码;

C和Java的侧重 : 

-- C语言 : C语言中最重要的是 函数 function; 

-- Java语言 : Java中最重要的是 JVM, class类, 以及class中的方法;

C与Java如何交流 : 

-- JNI规范 : C语言与Java语言交流需要一个适配器, 中间件, 即 JNI, JNI提供了一种规范; 

-- C语言中调用Java方法 : 可以让我们在C代码中找到Java代码class中的方法, 并且调用该方法; 

-- Java语言中调用C语言方法 : 同时也可以在Java代码中, 将一个C语言的方法映射到Java的某个方法上; 

-- JNI桥梁作用 : JNI提供了一个桥梁, 打通了C语言和Java语言之间的障碍;

JNI中的一些概念 : 

-- native : Java语言中修饰本地方法的修饰符, 被该修饰符修饰的方法没有方法体;

-- Native方法 : 在Java语言中被native关键字修饰的方法是Native方法;

-- JNI层 : Java声明Native方法的部分;

-- JNI函数 : JNIEnv提供的函数, 这些函数在jni.h中进行定义;

-- JNI方法 : Native方法对应的JNI层实现的 C/C++方法, 即在jni目录中实现的那些C语言代码;

2. Android中的应用程序框架

正常情况下的Android框架 : 最顶层是Android的应用程序代码, 上层的应用层 和 应用框架层 主要是Java代码, 中间有一层的Framework框架层代码是 C/C++代码, 通过Framework进行系统调用, 调用底层的库 和linux 内核;

使用JNI时的Android框架 : 绕过Framework提供的调用底层的代码, 直接调用自己写的C代码, 该代码最终会编译成为一个库, 这个库通过JNI提供的一个Stable的ABI 调用linux kernel;ABI是二进制程序接口 application binary interface.

纽带 : JNI是连接框架层 (Framework - C/C++) 和应用框架层(Application Framework - Java)的纽带;

JNI在Android中作用 : JNI可以调用本地代码库(即C/C++代码), 并通过 Dalvik虚拟机 与应用层 和 应用框架层进行交互, Android中JNI代码主要位于应用层 和 应用框架层;

-- 应用层 : 该层是由JNI开发, 主要使用标准JNI编程模型;

-- 应用框架层 : 使用的是Android中自定义的一套JNI编程模型, 该自定义的JNI编程模型弥补了标准JNI编程模型的不足;

Android中JNI源码位置 : 在应用框架层中, 主要的JNI代码位于 framework/base目录下, 这些模块被编译成共享库之后放在 /system/lib 目录下;

NDK与JNI区别 : 

-- NDK: NDK是Google开发的一套开发和编译工具集, 主要用于Android的JNI开发;

-- JNI : JNI是一套编程接口, 用来实现Java代码与本地的C/C++代码进行交互;

JNI编程步骤: 

-- 声明native方法 : 在Java代码中声明 native method()方法;

-- 实现JNI的C/C++方法 : 在JNI层实现Java中声明的native方法, 这里使用javah工具生成带方法签名的头文件, 该JNI层的C/C++代码将被编译成动态库;

-- 加载动态库 : 在Java代码中的静态代码块中加载JNI编译后的动态共享库;

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3. JNI作用

JNI作用 : 

-- 扩展: JNI扩展了JVM能力, 驱动开发, 例如开发一个wifi驱动, 可以将手机设置为无限路由;

-- 高效 : 本地代码效率高, 游戏渲染, 音频视频处理等方面使用JNI调用本地代码, C语言可以灵活操作内存;

-- 复用 : 在文件压缩算法 7zip开源代码库, 机器视觉 openCV开放算法库 等方面可以复用C平台上的代码, 不必在开发一套完整的Java体系, 避免重复发明轮子;

-- 特殊 : 产品的核心技术一般也采用JNI开发, 不易破解;

Java语言执行流程 : 

-- 编译字节码 : Java编译器编译 .java源文件, 获得.class 字节码文件;

-- 装载类库 : 使用类装载器装载平台上的Java类库, 并进行字节码验证;

-- Java虚拟机 : 将字节码加入到JVM中, Java解释器 和 即时编译器 同时处理字节码文件, 将处理后的结果放入运行时系统;

-- 调用JVM所在平台类库 : JVM处理字节码后, 转换成相应平台的操作, 调用本平台底层类库进行相关处理;

Java一次编译到处执行 : JVM在不同的操作系统都有实现, Java可以一次编译到处运行, 字节码文件一旦编译好了, 可以放在任何平台的虚拟机上运行;

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二. NDK详解

1. 交叉编译库文件

C代码执行 : C代码被编译成库文件之后, 才能执行, 库文件分为动态库 和静态库 两种;

-- 动态库 : unix环境下.so 后缀的是动态库, windows环境下.dll 后缀的是动态库; 动态库可以依赖静态库加载一些可执行的C代码;

-- 静态库 :.a 后缀是静态库的扩展名;

库文件来源 : C代码 进行 编译 链接操作之后, 才会生成库文件, 不同类型的CPU 操作系统 生成的库文件是不一样;

-- CPU分类 : arm结构, 嵌入式设备处理器; x86结构, pc 服务器处理器; 不同的CPU指令集不同;

-- 交叉编译 :windows x86编译出来的库文件可以在arm平台运行的代码;

-- 交叉编译工具链 : Google提供的 NDK 就是交叉编译工具链, 可以在linux环境下编译出在arn平台下执行的二进制库文件;

NDK作用 : 是Google提供了交叉编译工具链, 能够在linux平台编译出在arm平台下执行的二进制库文件;

NDK版本介绍 : android-ndk-windows 是在windows系统中的cygwin使用的, android-ndk-linux 是在linux下使用的;

2. 部署NDK开发环境

(1) 下载Cygwin安装器

下载地址 : http://cygwin.com/setup-x86.exe , 这是下载器, 可以使用该下载器在线安装, 也可以将cygwin下载到本地之后, 在进行安装;

安装器使用 : Cygwin的下载, 在线安装, 卸载 等操作都有由该安装器进行;

-- 本地文件安装 : 选择安装文件所在的目录, 然后选择所要安装的安装包;

-- 在线安装 : 选择在线安装即可, 然后选择需要的安装包;

-- 卸载 : windows上使用其它软件例如360, 控制面板中是无法卸载Cygwin的, 只能通过安装器来卸载;

(2) 安装Cygin

双击安装器 setup-x86.exe 下一步 : 

选择安装方式 : 

-- 在线安装 : 直接下载, 然后安装;

-- 下载安装文件 : 将安装文件下载下来, 可以随时安装, 注意安装文件也需要安装器来进行安装;

-- 从本地文件安装 : 即使用下载的安装文件进行安装;

选择Cygwin安装位置 : 

选择下载好安装文件位置 : 之前我下了一个完全版的Cygwin, 包括了所有的Cygwin组件, 全部加起来有5.23G, 下载速度很快, 使用网易的镜像, 基本可以全速下载;

选择需要安装Cygwin组件 : 这里我们只需要以下组件 : binutils , gcc , gcc-mingw , gdb , make , 不用下全部的组件;

之后点击下一步等待完成安装即可;

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安装完之后, 打开bash命令窗口, 可以设置下显示的字体, 使用 make -version 查看是否安装成功 : 

(3) Cygwin目录介绍

以下是Cygwin安装目录的情况 : 该安装目录就是所模拟的linux 的根目录;

对应的linux目录 : 这两个目录进行对比发现, 两个目录是一样的, Cygwin的安装目录就是 linux根目录;

cygdrive目录 : 该目录是Cygwin模拟出来的windows目录结构, 进入该目录后, 会发现windows的盘符目录, 通过该目录可以访问windows中的文件;

(4) 下载NDK工具 

从Google的Android开发者官网上下载该工具, 注意NDK工具分类 : 下载地址 -http://developer.android.com/tools/sdk/ndk/index.html -;

-- windows版本NDK:android-ndk-r9c-windows-x86.zip (32位),android-ndk-r9c-windows-x86_64.zip (64位) 该版本是用在windows上的Cygwin下, 不能直接在windows上直接运行;

-- linux版本NDK :android-ndk-r9c-linux-x86.tar.bz2(32位) , android-ndk-r9c-linux-x86_64.tar.bz2 (64位) , 该版本直接在linux下执行即可;

在这里下载windows版本的NDK, 运行在Cygwin上;

(4) NDK环境介绍

NDK工具的文件结构 : 

ndk-build脚本 : NDK build 脚本是 gun-make 的简单封装, gun-make 是编译C语言代码的工具, 该脚本执行的前提是linux环境下必须安装 make 程序;

NDK安装在Cygwin中 : 将NDK压缩文件拷贝到Cygwin的根目录中, 解压 : android-ndk-r9c 目录就是NDK目录;

执行以下NDK目录下的 ndk-build 命令 : ./ndk-build ;

执行结果 :

 Android NDK: Could not find application project directory !
 Android NDK: Please define the NDK_PROJECT_PATH variable to point to it.
 /android-ndk-r9c/build/core/build-local.mk:148: *** Android NDK: Aborting    。 停止。

三. 开发第一个NDK程序

1. 开发NDK程序流程

a. 创建Android工程: 

首选创建一个Android工程, 在这个工程中进行JNI开发;

b. 声明native方法 : 

注意方法名使用 native 修饰, 没有方法体 和 参数, eg : public native String helloFromJNI();

c. 创建C文件 : 

在工程根目录下创建 jni 目录, 然后创建一个c语言源文件, 在文件中引入 include , C语言方法声明格式 jstring Java_shuliang.han.ndkhelloworld_MainActivity_helloFromJNI(JNIEnv *env) , jstring 是 Java语言中的String类型, 方法名格式为 : Java_完整包名类名_方法名();

-- JNIEnv参数 : 代表的是Java环境, 通过这个环境可以调用Java里面的方法;

-- jobject参数 : 调用C语言方法的对象, thiz对象表示当前的对象, 即调用JNI方法所在的类;

d. 编写Android.mk文件 : 

如何写 查看文档, NDK根目录下有一个 documentation.html 文档, 点击该html文件就可以查看文档, 查看 Android.mk File 文档, 下面是该文档给出的 Android.mk示例 : 

 LOCAL_PATH := $(call my-dir)

 include $(CLEAR_VARS)

 LOCAL_MODULE    := hello-jni
 LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

 include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

--  LOCAL_PATH  : 代表mk文件所在的目录;

-- include $(CLEAR_VARS) : 编译工具函数, 通过该函数可以进行一些初始化操作;

-- LOCAL_MODULE : 编译后的 .so 后缀文件叫什么名字;

-- LOCAL_SRC_FILES: 指定编译的源文件名称;

-- include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) : 告诉编译器需要生成动态库;

e. NDK编译生成动态库 : 

进入 cygdrive 找到windows目录下对应的文件, 编译完成之后, 会自动生成so文件并放在libs目录下, 之后就可以在Java中调用C语言方法了;

f. Java中加载动态库 : 

在Java类中的静态代码块中使用System.LoadLibrary()方法加载编译好的 .so 动态库;

NDK平台版本 : NDK脚本随着 android-sdk 版本不同, 执行的脚本也是不同的, 不同平台会引用不同的头文件, 编译的时候一定注意 sdk 与 ndk 版本要一致;

so文件在内存中位置 : apk文件安装到手机上之后, .so动态库文件存在在 data/安装目录/libs 目录下;

2. 开发实例

按照上面的步骤进行开发

(1) 创建Android工程

Android工程版本 : 创建一个Android工程,minSdk 为 7 即 android-2.1, 编译使用的sdk为 10 即 android-2.3.3 ;

 <uses-sdk
     android:minSdkVersion="7"
     android:targetSdkVersion="10" />

NDK编译原则 : 编译NDK动态库是按照最小版本进行编译, 选择编译的平台的时候, 会选择 NDK 7 平台进行编译;

      

(2) 声明native方法

声明native方法, 注意该方法没有方法体 和 参数, 如下 :

 /*
  * 声明一个native方法
  * 这个方法在Java中是没有实现的, 没有方法体
  * 该方法需要使用C语言编写
  */
 public native String helloFromJNI();

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作者 : 万境绝尘 

转载请注明出处 : http://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/18964835

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(3) 创建C文件

引入头文件: 首先要包含头文件 jni.h, 该头文件位置定义在 android-ndk-r9c\platforms\android-5\arch-arm\usr\include目录下的 jni.h, 下面是该头文件中定义的一些方法, 包括本项目中使用的 NewString 方法;

 jstring     (*NewString)(JNIEnv*, const jchar*, jsize);
 jsize       (*GetStringLength)(JNIEnv*, jstring);
 const jchar* (*GetStringChars)(JNIEnv*, jstring, jboolean*);
 void        (*ReleaseStringChars)(JNIEnv*, jstring, const jchar*);
 jstring     (*NewStringUTF)(JNIEnv*, const char*);
 jsize       (*GetStringUTFLength)(JNIEnv*, jstring);

调用Java类型 : C中调用Java中的String类型为 jstring;

C语言方法名规则 : Java_完整包名类名_方法名(JNIEnv *env, jobject thiz), 注意完整的类名包名中包名的点要用 _ 代替;

参数介绍 : C语言方法中有两个重要的参数, JNIEnv *env, jobject thiz ;

-- JNIEnv参数 : 该参数代表Java环境, 通过这个环境可以调用Java中的方法;

-- jobject参数 : 该参数代表调用jni方法的类, 在这里就是MainActivity;

调用jni.h中的NewStringUTF方法 : 该方法的作用是在C语言中创建一个Java语言中的String类型对象, jni.h中是这样定义的 jstring (*NewStringUTF)(JNIEnv*, const char*), JNIEnv 结构体中包含了 NewStringUTF 函数指针, 通过 JNIEnv 就可以调用这个方法;

C语言文件源码 : 

 #include

 /*
  * 方法名称规定 : Java_完整包名类名_方法名()
  * JNIEnv 指针
  *
  * 参数介绍 :
  * env : 代表Java环境, 通过这个环境可以调用Java中的方法
  * thiz : 代表调用JNI方法的对象, 即MainActivity对象
  */
 jstring Java_shuliang_han_ndkhelloworld_MainActivity_helloFromJNI(JNIEnv *env, jobject thiz)
 {
     /*
      * 调用 android-ndk-r9c\platforms\android-8\arch-arm\usr\include 中jni.h中的方法
      * jni.h 中定义的方法  jstring (*NewStringUTF)(JNIEnv*, const char*);
      */
     return (*env)->NewStringUTF(env, "hello world jni");
 }

(4) 编写Android.mk文件

查询NDK文档 : NDK的文档在NDK工具根目录下, 点击 documentation.html 文件, 就可以在浏览器中打开NDK文档;

上面的开发流程中详细的介绍了Android.mk 五个参数的详细用处, 这里直接给出源码 : 

 LOCAL_PATH := $(call my-dir)

 include $(CLEAR_VARS)

 LOCAL_MODULE    := hello
 LOCAL_SRC_FILES := hello.c

 include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

(5) 编译NDK动态库

进入Cygwin相应目录 : 从Cygwin中的cygdrive 中进入windows的工程jni目录 ;

编译hello.c文件 : 注意Android.mk文件 与 hello.c 文件在同一目录中;

编译完成后的情况 : 编译完之后 会成成一个obj文件, 在obj文件中会生成 libhello.so, 系统会自动将该 so后缀文件放在libs目录下;

(6) Java中加载动态库

静态代码块中加载 : Java中在静态代码块中加载库文件, 调用 System.loadLibrary("hello") 方法,注意 libs中的库文件名称为 libhello.so,我们加载的时候 将 lib 去掉, 只取hello 作为动态库名称, 这是规定的;

 //静态代码块加载C语言库文件
 static{
     System.loadLibrary("hello");
 }

(7) 其它源码

MainActivity源码 : 

 package shuliang.han.ndkhelloworld;

 import android.app.Activity;
 import android.os.Bundle;
 import android.view.View;
 import android.widget.Toast;

 public class MainActivity extends Activity {

     //静态代码块加载C语言库文件
     static{
         System.loadLibrary("hello");
     }

     /*
      * 声明一个native方法
      * 这个方法在Java中是没有实现的, 没有方法体
      * 该方法需要使用C语言编写
      */
     public native String helloFromJNI();

     @Override
     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
         super.onCreate(savedInstanceState);
         setContentView(R.layout.activity_main);
         System.out.println(helloFromJNI());
     }

     public void onClick(View view) {
         //点击按钮显示从jni调用得到的字符串信息
         Toast.makeText(getApplicationContext(), helloFromJNI(), 1).show();
     }

 }

XML布局文件 : 

 <RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
     xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
     android:layout_width="match_parent"
     android:layout_height="match_parent"
     android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
     android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
     android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
     android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
     tools:context=".MainActivity" >

     <Button
         android:id="@+id/bt"
         android:layout_width="wrap_content"
         android:layout_height="wrap_content"
         android:onClick="onClick"
         android:text="显示JNI返回的字符串" />

 RelativeLayout>

(8) 将源码上传到GitHub中

在上一篇博客 http://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/18812279 中对GitHub用法进行了详解;

在GitHub上创建工程 : 

项目地址 

-- HTTP: https://github.com/han1202012/NDKHelloworld.git 

-- SSH : [email protected]:han1202012/NDKHelloworld.git

生成的命令 : 

 touch README.md
 git init
 git add README.md
 git commit -m "first commit"
 git remote add origin [email protected]:han1202012/NDKHelloworld.git
 git push -u origin master

打开 Git Bash 命令行窗口 : 

-- 从GitHub上克隆项目到本地 : git clone [email protected]:han1202012/NDKHelloworld.git , 注意克隆的时候直接在仓库根目录即可, 不用再创建项目根目录 ;

-- 添加文件 : git add ./* , 将目录中所有文件添加;

-- 查看状态 : git status ;

-- 提交缓存 : git commit -m '提交';

-- 提交到远程GitHub仓库 : git push -u origin master ;

GitHub项目 : 

3. 项目讲解

(1) Android.mk文件讲解

Android.mk文件内容 : 

 LOCAL_PATH := $(call my-dir)

 include $(CLEAR_VARS)

 LOCAL_MODULE    := hello
 LOCAL_SRC_FILES := hello.c

 include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

获取当前文件内容 : $(call my-dir) 是编译器中的宏方法, 调用该宏方法, 就会 返回前的目录路径; 

赋值符号 : " := " 是 赋值符号, 第一句话 是 返回当前文件所在的当前目录, 并将这个目录路径赋值给 LOCAL_PATH;

初始化编译模块参数 : $(CLEAR_VARS) 作用是将编译模块的参数初始化, LOCAL_MODULE LOCAL_SRC_FILES 也是这样的参数;

指定编译模块 : LOCAL_MODULE    := hello , 指定编译后的 so 文件名称, 编译好之后系统会在该名称前面加上 "lib", 后缀加上 ".so";

指定编译源文件 : LOCAL_SRC_FILES := hello.c 告诉编译系统源文件, 如果有多个文件那么就依次写在后面即可; 

编译成静态库 : include $(BUILD_SHARED_LIBRARY), 作用是高速系统, 编译的结果编译成 .so 后缀的静态库;

静态库引入 : NDK的platform中有很多 ".a" 结尾的动态库, 我们编译动态库的时候, 可以将一些静态库引入进来;

(2) 自动生成方法签名

使用javah工具 : 在C中实现Java调用的jni方法, 方法的签名很复杂, 需要将完整的包名类名方法名都要使用 "_" 连接起来, 很麻烦, jdk提供的生成签名方法的工具;

遗留问题 : 目前查到的方法是 在bin目录下 执行 javah -jni 包名类名 命令, 但是执行不成功, 暂时没找到解决方案;

-- Android中会自动生成 .class文件吗, 没发现啊, PY人!

解决问题 : 在jni目录下存在classes目录, 但是这个目录在eclipse中不显示, 这里我们要注意;

在Cygwin中使用 javah 命令即可 : 

生成的头文件 : shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider.h;

 /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
 #include
 /* Header for class shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider */

 #ifndef _Included_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider
 #define _Included_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider
 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
 #endif
 /*
  * Class:     shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider
  * Method:    add
  * Signature: (II)I
  */
 JNIEXPORT jint JNICALL Java_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider_add
   (JNIEnv *, jobject, jint, jint);

 /*
  * Class:     shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider
  * Method:    sayHelloInc
  * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
  */
 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider_sayHelloInc
   (JNIEnv *, jobject, jstring);

 /*
  * Class:     shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider
  * Method:    intMethod
  * Signature: ([I)[I
  */
 JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider_intMethod
   (JNIEnv *, jobject, jintArray);

 #ifdef __cplusplus
 }
 #endif
 #endif

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(3) NDK开发中乱码问题

解决乱码思路 : C语言编译的时候用的是 ISO-8859-1 码表进行编码, 如果我们使用C语言jni开发, 需要进行转码操作;

--  将ISO-8859-1转为UTF-8字符 : String string = new String(str.getBytes("iso8859-1"), "UTF-8");

示例 : 

添加中文jni调用 : 将jni中的hello.c 中返回的字符串修改为中文, 重新编译 .so 静态库文件;

-- 修改后的hello.c文件如下 : 只改变了返回的字符串, 添加了中文;

 #include

 /*
  * 方法名称规定 : Java_完整包名类名_方法名()
  * JNIEnv 指针
  *
  * 参数介绍 :
  * env : 代表Java环境, 通过这个环境可以调用Java中的方法
  * thiz : 代表调用JNI方法的对象, 即MainActivity对象
  */
 jstring Java_shuliang_han_ndkhelloworld_MainActivity_helloFromJNI(JNIEnv *env, jobject thiz)
 {
     /*
      * 调用 android-ndk-r9c\platforms\android-8\arch-arm\usr\include 中jni.h中的方法
      * jni.h 中定义的方法  jstring (*NewStringUTF)(JNIEnv*, const char*);
      */
     return (*env)->NewStringUTF(env, "hello world jni 中文");
 }

使用NDK重新编译hello.c文件 : 修改了C源码之后, 重新将该c文件编译成so文件;

-- 编译过程: 打开cygwin, 进入cygdrive/ 下对应windows中源码项目中的jni目录, 执行 /android-ndk-r9c/ndk-build 命令;

运行Android代码报错 : 因为jni中c文件有中文, 中文不能被识别;

 01-31 14:36:04.803: W/dalvikvm(389): JNI WARNING: illegal continuation byte 0xd0
 01-31 14:36:04.803: W/dalvikvm(389):              string: 'hello world jni ????'
 01-31 14:36:04.803: W/dalvikvm(389):              in Lshuliang/han/ndkhelloworld/MainActivity;.helloFromJNI ()Ljava/lang/String; (NewStringUTF)
 01-31 14:36:04.834: I/dalvikvm(389): "main" prio=5 tid=1 NATIVE
 01-31 14:36:04.834: I/dalvikvm(389):   | group="main" sCount=0 dsCount=0 obj=0x4001f1a8 self=0xce48
 01-31 14:36:04.834: I/dalvikvm(389):   | sysTid=389 nice=0 sched=0/0 cgrp=default handle=-1345006528
 01-31 14:36:04.844: I/dalvikvm(389):   | schedstat=( 257006717 305462830 51 )
 01-31 14:36:04.844: I/dalvikvm(389):   at shuliang.han.ndkhelloworld.MainActivity.helloFromJNI(Native Method)
 01-31 14:36:04.844: I/dalvikvm(389):   at shuliang.han.ndkhelloworld.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:26)
 01-31 14:36:04.844: I/dalvikvm(389):   at android.app.Instrumentation.callActivityOnCreate(Instrumentation.java:1047)
 01-31 14:36:04.853: I/dalvikvm(389):   at android.app.ActivityThread.performLaunchActivity(ActivityThread.java:1611)
 01-31 14:36:04.853: I/dalvikvm(389):   at android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity(ActivityThread.java:1663)
 01-31 14:36:04.853: I/dalvikvm(389):   at android.app.ActivityThread.access$1500(ActivityThread.java:117)
 01-31 14:36:04.864: I/dalvikvm(389):   at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:931)
 01-31 14:36:04.864: I/dalvikvm(389):   at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:99)
 01-31 14:36:04.864: I/dalvikvm(389):   at android.os.Looper.loop(Looper.java:123)
 01-31 14:36:04.864: I/dalvikvm(389):   at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:3683)
 01-31 14:36:04.864: I/dalvikvm(389):   at java.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)
 01-31 14:36:04.874: I/dalvikvm(389):   at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:507)
 01-31 14:36:04.874: I/dalvikvm(389):   at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:839)
 01-31 14:36:04.874: I/dalvikvm(389):   at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:597)
 01-31 14:36:04.874: I/dalvikvm(389):   at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)
 01-31 14:36:04.884: E/dalvikvm(389): VM aborting

.

4. JNIEnv 详解

JNIEnv作用 : JNIEnv 是一个指针,指向了一组JNI函数, 这些函数可以在jni.h中查询到,通过这些函数可以实现 Java层 与 JNI层的交互 , 通过JNIEnv 调用JNI函数 可以访问java虚拟机, 操作java对象;

JNI线程相关性 : JNIEnv只在当前的线程有效,JNIEnv不能跨线程传递, 相同的Java线程调用本地方法, 所使用的JNIEnv是相同的, 一个Native方法不能被不同的Java线程调用;

JNIEnv结构体系 : JNIEnv指针指向一个线程相关的结构,线程相关结构指向一个指针数组,指针数组中的每个元素最终指向一个JNI函数.

(1) JNIEnv的C/C++声明

jni.h中声明JNIEnv : C语言中定义的JNIEnv 是 JNINativeInterface* , C++中定义的JNIEnv 是 _JNIEnv;

 struct _JNIEnv;
 struct _JavaVM;
 typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv;

 #if defined(__cplusplus)    //为了兼容C 和 C++两种代码 使用该 宏加以区分
 typedef _JNIEnv JNIEnv;     //C++ 中的JNIEnv类型
 typedef _JavaVM JavaVM;
 #else
 typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;//C语言中的JNIEnv类型
 typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;
 #endif

(2) C语言中的JNIEnv

关于JNIEnv指针调用解析 : C中JNIEnv就是 const struct JNINativeInterface*, JNIEnv * env等价于 JNINativeInterface** env, 因此要得到JNINativeInterface结构体中定义的函数指针, 就必须先获取到 JNINativeInterface的一级指针对象 即 *env , 该一级指针对象就是 JNINativeInterface* env, 然后通过该一级指针对象调用JNI函数 : (*env)->NewStringUTF(env, "hello");

在JNINativeInterface结构体中定义了一系列的关于Java操作的相关方法 : 

 /*
  * Table of interface function pointers.
  */
 struct JNINativeInterface {
     void*       reserved0;
     void*       reserved1;

     ... ...

     jboolean    (*CallStaticBooleanMethodV)(JNIEnv*, jclass, jmethodID,
                         va_list);
     jboolean    (*CallStaticBooleanMethodA)(JNIEnv*, jclass, jmethodID,
                         jvalue*);
     jbyte       (*CallStaticByteMethod)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, ...);
     jbyte       (*CallStaticByteMethodV)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, va_list);

     ... ...

     void*       (*GetDirectBufferAddress)(JNIEnv*, jobject);
     jlong       (*GetDirectBufferCapacity)(JNIEnv*, jobject);

     /* added in JNI 1.6 */
     jobjectRefType (*GetObjectRefType)(JNIEnv*, jobject);
 };

(3) C++中的JNIEnv

C++ 中的JNIEnv: C++ 中的JNIEnv 就是 _JNIEnv 结构体, 二者是等同的; 因此在调用 JNI函数的时候, 只需要使用 env->NewStringUTF(env, "hello")方法即可, 不用在进行*运算;

.

 /*
  * C++ object wrapper.
  *
  * This is usually overlaid on a C struct whose first element is a
  * JNINativeInterface*.  We rely somewhat on compiler behavior.
  */
 struct _JNIEnv {
     /* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */
     const struct JNINativeInterface* functions;

 #if defined(__cplusplus)

     jint GetVersion()
     { return functions->GetVersion(this); }

     jlong GetDirectBufferCapacity(jobject buf)
     { return functions->GetDirectBufferCapacity(this, buf); }

     /* added in JNI 1.6 */
     jobjectRefType GetObjectRefType(jobject obj)
     { return functions->GetObjectRefType(this, obj); }
 #endif /*__cplusplus*/
 };

5. JNI方法命名规则(标准JNI规范)

JNI实现的方法 与 Java中Native方法的映射关系 : 使用方法名进行映射, 可以使用 javah 工具进入 bin/classes 目录下执行命令, 即可生成头文件;

JNI方法参数介绍: 

-- 参数① : 第一个参数是JNI接口指针 JNIEnv;

-- 参数② : 如果Native方法是非静态的, 那么第二个参数就是对Java对象的引用, 如果Native方法是静态的, 那么第二个参数就是对Java类的Class对象的引用;

JNI方法名规范 : 返回值 + Java前缀 + 全路径类名 + 方法名 + 参数① JNIEnv + 参数② jobject + 其它参数;

-- 注意分隔符 : Java前缀 与 类名 以及类名之间的包名 和 方法名之间 使用 "_" 进行分割;

声明 非静态 方法: 

-- Native方法 : public int hello (String str, int i); 

-- JNI方法: jint Java_shuliang_han_Hello_hello(JNIEnv * env, jobject obj, jstring str, jint i);

声明 静态 方法 : 

-- Native方法 : public static int hello (String str, int i); 

--JNI方法 : jint Java_shuliang_han_Hello_hello(JNIEnv * env, jobject clazz, jstring str, jint i);

两种规范 : 以上是Java的标准JNI规范, 在Android中还有一套自定义的规范, 该规范是Android应用框架层 和 框架层交互使用的JNI规范, 依靠方法注册 映射 Native方法 和 JNI方法;

6. JNI方法签名规则

JNI识别Java方法 :  JNI依靠函数名 和 方法签名 识别方法, 函数名是不能唯一识别一个方法的, 因为方法可以重载, 类型签名代表了 参数 和 返回值;

-- 签名规则 : (参数1类型签名参数2类型签名参数3类型签名参数N类型签名...)返回值类型签名, 注意参数列表中没有任何间隔;

Java类型 与 类型签名对照表 : 注意 boolean 与 long 不是大写首字母, 分别是 Z 与 J,  类是L全限定类名, 数组是[元素类型签名;

-- 类的签名规则 :L + 全限定名 + ; 三部分, 全限定类名以 / 分割;

Java类型	类型签名
boolean	Z
byte	B
char	C
short	S
int	I
long	J
float	F
double	D
类	L全限定类名
数组	[元素类型签名

eg. long function(int n, String str, int[] arr);

该方法的签名 :(ILjava/lang/String;[I)J

.

.

四. Java调用JNI法与日志打印

1. JNI数据类型

Java数据类型 C数据类型 JNI数据类型对比 : 32位 与 64位机器可能会有出入;

Java数据类型	C本地类型	JNI定义别名
int	long	jint/jsize
long	__int64	jlong
byte	signed char	jbyte
boolean	unsigned char	jboolean
char	unsigned short	jchar
short	short	jshort
float	float	jfloat
double	doyble	jdouble
object'	_jobject	jobject

数据类型表示方法 : int数组类型 jintArray , boolean数组 jbooleanArray ...

头文件定义类型 : 这些基本的数据类型在jni.h 中都有相应的定义 : 

 jobject     (*CallObjectMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jboolean    (*CallBooleanMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jboolean    (*CallBooleanMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jboolean    (*CallBooleanMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jbyte       (*CallByteMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jbyte       (*CallByteMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jbyte       (*CallByteMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jchar       (*CallCharMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jchar       (*CallCharMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jchar       (*CallCharMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jshort      (*CallShortMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jshort      (*CallShortMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jshort      (*CallShortMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jint        (*CallIntMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jint        (*CallIntMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jint        (*CallIntMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jlong       (*CallLongMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jlong       (*CallLongMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jbooleanArray (*NewBooleanArray)(JNIEnv*, jsize);
 jbyteArray    (*NewByteArray)(JNIEnv*, jsize);
 jcharArray    (*NewCharArray)(JNIEnv*, jsize);
 jshortArray   (*NewShortArray)(JNIEnv*, jsize);
 jintArray     (*NewIntArray)(JNIEnv*, jsize);
 jlongArray    (*NewLongArray)(JNIEnv*, jsize);
 jfloatArray   (*NewFloatArray)(JNIEnv*, jsize);
 jdoubleArray  (*NewDoubleArray)(JNIEnv*, jsize);

2. JNI在Java和C语言之间传递int类型

Java中定义的方法 : 

 //将Java中的两个int值 传给C语言, 进行相加后, 返回java语言 shuliang.han.ndkparameterpassing.DataProvider
 public native int add(int x, int y);

C语言中定义的方法 : 

 #include

 //方法签名, Java环境 和 调用native方法的类 必不可少, 后面的参数就是native方法的参数
 jint Java_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider_add(JNIEnv * env, jobject obj, jint x, jint y)
 {
     return x + y;
 }

使用NDK工具变异该c类库 : 

在cygwin中进入cygdrive, 然后进入windows中相应的目录, 执行 /android-ndk-r9c/ndk-build 命令, 即可完成编译;

3. NDK中C代码使用LogCat

(1) 引入头文件

NDK中断点调试 : 断点调试在NDK中实现极其困难, 因此在这里我们一般都是打印日志;

引入头文件 : 在C代码中引入下面的头文件;

 #include
 #define LOG_TAG "System.out"
 #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
 #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

头文件介绍 : log.h 是关于调用 LogCat日志文件;

-- log.h头文件路径 : android-ndk-r9c\platforms\android-9\arch-arm\usr\include\android\log.h;

-- 主要方法 :  __android_log_write, 下面有该方法的解析, 传入参数 日志等级 日志标签 日志内容;

-- 宏定义 : __android_log_write 方法太麻烦, 这里做出一个映射, LOGD(...) 输出debug级别的日志, LOGI(...) 输出Info级别的日志;

--LogCat日志级别 : verbose < debug < info < warn < error < assert;

使用到的log.h文件内容解析 : __android_log_write 方法中的日志等级参数就使用 枚举中的内容 

 /*
  * Android log priority values, in ascending priority order. 日志等级
  */
 typedef enum android_LogPriority {
     ANDROID_LOG_UNKNOWN = 0,
     ANDROID_LOG_DEFAULT,    /* only for SetMinPriority() */
     ANDROID_LOG_VERBOSE,
     ANDROID_LOG_DEBUG,
     ANDROID_LOG_INFO,
     ANDROID_LOG_WARN,
     ANDROID_LOG_ERROR,
     ANDROID_LOG_FATAL,
     ANDROID_LOG_SILENT,     /* only for SetMinPriority(); must be last */
 } android_LogPriority;

 /*
  * Send a simple string to the log. 向LogCat中输出日志
     参数介绍: 日志优先级 , 日志标签 , 日志内容
  */
 int __android_log_write(int prio, const char *tag, const char *text);

C语言中输入输出函数占位符介绍 : 

占位符	数据类型
%d	int
%ld	long int
%c	char
%f	float
&lf	double
%x	十六进制
%O	八进制
%s	字符串

.

.

(2) Android.mk增加liblog.so动态库

在该make配置文件中, 增加一行 : LOCAL_LDLIBS += -llog , 该语句添加在 LOCAL_SRC_FILES 语句下面一行;

完整的Android.mk文件 : 

 LOCAL_PATH := $(call my-dir)

 include $(CLEAR_VARS)

 LOCAL_MODULE    := DataProvider
 LOCAL_SRC_FILES := DataProvider.c
 #增加log函数对应的函数库 liblog.so  libthread_db.a
 LOCAL_LDLIBS += -llog -lthread_db
 include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

函数库位置 : android-ndk-r9c\platforms\android-9\arch-arm\usr\lib;

函数库截图 : 从该目录下的 liglog.so可以看出, 存在该库;

引入函数库方法 : 使用 LOCAL_LDLIBS += -l函数库名, 注意函数库名不带lib前缀 和.so 后缀, 同时可以添加多个库, 使用 -l库1 -l库2 -库3 ;

(3) 编译执行

根据(1) 中的占位符, 编写打印日志代码: 

 //Java中的int对应的是C语言中的long类型, 对应JNI中的jint类型, C语言中
 LOGI("JNI_日志 : x = %ld , y = %ld" , x , y);

最终的包含打印日志的完整代码 : 注意, 这里有一处可能错误, 如果是32位机器, int类型占位符使用 %d 即可;

 #include
 #include
 #define LOG_TAG "System.out"
 #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
 #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)


 //方法签名, Java环境 和 调用native方法的类 必不可少, 后面的参数就是native方法的参数
 jint Java_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider_add(JNIEnv * env, jobject obj, jint x, jint y)
 {
     //Java中的int对应的是C语言中的long类型, 对应JNI中的jint类型, C语言中
     LOGI("JNI_日志 : x = %ld , y = %ld" , x , y);
     return x + y;
 }

重新编译C文件 : 执行  /android-ndk-r9c/ndk-build命令;

-- 第一次编译 : 出现警告, long int占位符行不通, 注意区分机器位长, 64位 与 32位不同, 这样编译出现的结果就不会打印日志;

-- 第二次编译 : 将占位符改为 %d ;

执行按钮之后打印的日志 : 虽然有乱码, 不过显示出来了;

4. 字符串处理

.

Java中的String转为C语言中的char字符串 : 下面的工具方法可以在C程序中解决这个问题;

 // java中的jstring, 转化为c的一个字符数组
 char* Jstring2CStr(JNIEnv* env, jstring jstr) {
 "white-space:pre">  //声明了一个字符串变量 rtn
 "white-space:pre">  char* rtn = NULL;
 "white-space:pre">  //找到Java中的String的Class对象
 "white-space:pre">  jclass clsstring = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");
 "white-space:pre">  //创建一个Java中的字符串 "GB2312"
 "white-space:pre">  jstring strencode = (*env)->NewStringUTF(env, "GB2312");
 "white-space:pre">  /*
    * 获取String中定义的方法 getBytes(), 该方法的参数是 String类型的, 返回值是 byte[]数组
    * "(Ljava/lang/String;)[B" 方法前面解析 :
    * -- Ljava/lang/String; 表示参数是String字符串
    * -- [B : 中括号表示这是一个数组, B代表byte类型, 返回值是一个byte数组
    */
 "white-space:pre">  jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, clsstring, "getBytes",
 "white-space:pre">          "(Ljava/lang/String;)[B");
 "white-space:pre">  //调用Java中的getBytes方法, 传入参数介绍 参数②表示调用该方法的对象, 参数③表示方法id , 参数④表示方法参数
 "white-space:pre">  jbyteArray barr = (jbyteArray)(*env)->CallObjectMethod(env, jstr, mid,
 "white-space:pre">          strencode); // String .getByte("GB2312");
 "white-space:pre">  //获取数组的长度
 "white-space:pre">  jsize alen = (*env)->GetArrayLength(env, barr);
 "white-space:pre">  //获取数组中的所有的元素 , 存放在 jbyte*数组中
 "white-space:pre">  jbyte* ba = (*env)->GetByteArrayElements(env, barr, JNI_FALSE);
 "white-space:pre">  //将Java数组中所有元素拷贝到C的char*数组中, 注意C语言数组结尾要加一个 '\0'
 "white-space:pre">  if (alen > 0) {
 "white-space:pre">      rtn = (char*) malloc(alen + 1); //new   char[alen+1]; "\0"
 "white-space:pre">      memcpy(rtn, ba, alen);
 "white-space:pre">      rtn[alen] = 0;
 "white-space:pre">  }
 "white-space:pre">  (*env)->ReleaseByteArrayElements(env, barr, ba, 0); //释放内存


 "white-space:pre">  return rtn;
 }

Jstring2CStr方法讲解 : 

a. 获取Java中String类型的class对象 : 参数 : 上下文环境 env, String类完整路径 ;

 jclass clsstring = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");

b.创建Java字符串 : 使用 NewStringUTF 方法;

 jstring strencode = (*env)->NewStringUTF(env, "GB2312");

c. 获取String中的getBytes()方法 : 参数介绍 ① env 上下文环境 ② 完整的类路径 ③ 方法名 ④ 方法签名, 方法签名 Ljava/lang/String; 代表参数是String字符串, [B  中括号表示这是一个数组, B代表byte类型, 返回值是一个byte数组;

 jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, clsstring, "getBytes",
         "(Ljava/lang/String;)[B");

d.  获取数组的长度 : 

 jsize alen = (*env)->GetArrayLength(env, barr);

e. 获取数组元素 : 获取数组中的所有的元素 , 存放在 jbyte*数组中;

 jbyte* ba = (*env)->GetByteArrayElements(env, barr, JNI_FALSE);

f. 数组拷贝: 将Java数组中所有元素拷贝到C的char*数组中, 注意C语言数组结尾要加一个 '\0';

 if (alen > 0) {
     rtn = (char*) malloc(alen + 1); //new   char[alen+1]; "\0"
     memcpy(rtn, ba, alen);
     rtn[alen] = 0;
 }

g. 释放内存 : 

 (*env)->ReleaseByteArrayElements(env, barr, ba, 0); //释放内存

.

作者 : 万境绝尘 

转载请注明出处 : http://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/18964835

.

C语言方法 : 注意调用Jstring2CStr方法之后要强转, 否则会出错, Jstring2CStr方法要定义在该方法的前面, C语言中的方法要先声明才能使用;

 jstring Java_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider_sayHelloInc(JNIEnv *env, jobject obj, jstring str)
 {
     char *p = (char*)Jstring2CStr(env, str);
     //打印Java传递过来的数据
     LOGI("Java JNI string parameter is : %s", p);

     char *append = "append";

     //strcat(dest, source) 函数可以将source字符串 添加到dest字符串后面
     return (*env)->NewStringUTF(env, strcat(p, append));
 }

--  如果没有强转会出现下面的错误 : char *p = Jstring2CStr(env, str);


--  将Jstring2CStr方法定义在主方法下面会出现下面错误 : 

Java源码 : 

 case R.id.sayHelloInc:
     Toast.makeText(getApplicationContext(), dataProvider.sayHelloInc("Hello"), Toast.LENGTH_LONG).show();
     break;

编译之后运行结果 : 

5. 开发JNI程序流程

a. C语言类库接口 : 存在C语言类库, 调用接口为login_server(char* address, char* username, char* password);
b.  Java定义本地方法 : public native void LoginServer(String address, String user, String pwd);

c. C语言JNI代码 : Java_包名_类名_LoginServer(JNIEnv* env, jobject obj, jstring address, jstring user, jstring pwd){...调C接口};


注意跨语言字符串转换: JNI方法中, 要将Java的String字符串转为C中的char*字符串;


首先验证C码农提供的代码是否可用 : 验证该api是否可用, 在一个 int main() 函数中进行测试, 根据该测试代码查看方法执行相关的情况;

6. 数组参数处理

模块讲解 : 在该模块中, Java语言传递一个int数组参数给C语言, C语言将这一组参数读取出来, 并且输出到Android的LogCat中, 这里涉及到了两个重要的JNI方法, 一个数获取数组长度方法, 一个是获取数组中每个元素的方法;


获取数组长度方法 : jni中定义 - jsize (*GetArrayLength)(JNIEnv*, jarray);
创建数组相关方法 : 

 jbooleanArray (*NewBooleanArray)(JNIEnv*, jsize);
 jbyteArray    (*NewByteArray)(JNIEnv*, jsize);
 jcharArray    (*NewCharArray)(JNIEnv*, jsize);
 jshortArray   (*NewShortArray)(JNIEnv*, jsize);
 jintArray     (*NewIntArray)(JNIEnv*, jsize);
 jlongArray    (*NewLongArray)(JNIEnv*, jsize);
 jfloatArray   (*NewFloatArray)(JNIEnv*, jsize);
 jdoubleArray  (*NewDoubleArray)(JNIEnv*, jsize);

获取数组元素相关方法 : 

 jboolean*   (*GetBooleanArrayElements)(JNIEnv*, jbooleanArray, jboolean*);
 jbyte*      (*GetByteArrayElements)(JNIEnv*, jbyteArray, jboolean*);
 jchar*      (*GetCharArrayElements)(JNIEnv*, jcharArray, jboolean*);
 jshort*     (*GetShortArrayElements)(JNIEnv*, jshortArray, jboolean*);
 jint*       (*GetIntArrayElements)(JNIEnv*, jintArray, jboolean*);
 jlong*      (*GetLongArrayElements)(JNIEnv*, jlongArray, jboolean*);
 jfloat*     (*GetFloatArrayElements)(JNIEnv*, jfloatArray, jboolean*);
 jdouble*    (*GetDoubleArrayElements)(JNIEnv*, jdoubleArray, jboolean*);

C语言代码 : 

 jintArray Java_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider_intMethod(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr)
 {
     //获取arr大小
     int len = (*env)->GetArrayLength(env, arr);

     //在LogCat中打印出arr的大小
     LOGI("the length of array is %d", len);

     //如果长度为0, 返回arr
     if(len == 0)
         return arr;

     //如果长度大于0, 那么获取数组中的每个元素
     jint* p = (*env)->GetIntArrayElements(env, arr, 0);

     //打印出数组中每个元素的值
     int i = 0;
     for(; i < len; i ++)
     {
         LOGI("arr[%d] = %d", i, *(p + i));
     }

     return arr;

 }

Java代码 : 

 case R.id.intMethod:
     int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
     dataProvider.intMethod(array);
     break;

执行结果 : 上面的那种LogCat竟然启动失败, 只能将就着用这个了;

7. 本程序源码

XML布局文件 : 

 <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
     xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
     android:orientation="vertical"
     android:layout_width="match_parent"
     android:layout_height="match_parent" >

     <Button
         android:id="@+id/add"
         android:layout_width="wrap_content"
         android:layout_height="wrap_content"
         android:text="调用 add 本地 方法"
         android:onClick="onClick"/>

     <Button
         android:id="@+id/sayHelloInc"
         android:layout_width="wrap_content"
         android:layout_height="wrap_content"
         android:text="调用 sayHelloInc 本地 方法"
         android:onClick="onClick"/>

     <Button
         android:id="@+id/intMethod"
         android:layout_width="wrap_content"
         android:layout_height="wrap_content"
         android:text="调用 intMethod 本地 方法"
         android:onClick="onClick"/>

 LinearLayout>

Java源码 : 

-- MainActivity源码 : 

 package shuliang.han.ndkparameterpassing;

 import android.app.Activity;
 import android.os.Bundle;
 import android.view.View;
 import android.widget.Toast;

 public class MainActivity extends Activity {

     static{
         System.loadLibrary("DataProvider");
     }

     DataProvider dataProvider;
     @Override
     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
         super.onCreate(savedInstanceState);
         setContentView(R.layout.activity_main);
         dataProvider = new DataProvider();
     }

     public void onClick(View view) {

         int id = view.getId();

         switch (id) {
             case R.id.add:
                 int result = dataProvider.add(1, 2);
                 Toast.makeText(getApplicationContext(), "the add result : " + result, Toast.LENGTH_LONG).show();
                 break;

             case R.id.sayHelloInc:
                 Toast.makeText(getApplicationContext(), dataProvider.sayHelloInc("Hello"), Toast.LENGTH_LONG).show();
                 break;

             case R.id.intMethod:
                 int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
                 dataProvider.intMethod(array);
                 break;

             default:
                 break;
         }
     }

 }

-- DataProvider源码 : 

 package shuliang.han.ndkparameterpassing;

 public class DataProvider {

     //将Java中的两个int值 传给C语言, 进行相加后, 返回java语言 shuliang.han.ndkparameterpassing.DataProvider
     public native int add(int x, int y);

     //将Java字符串传递给C语言, C语言处理字符串之后, 将处理结果返回给java
     public native String sayHelloInc(String s);

     //将java中的int数组传递给C语言, C语言为每个元素加10, 返回给Java
     public native int[] intMethod(int[] nums);

 }

JNI相关源码 : 

-- Android.mk源码 : 

 LOCAL_PATH := $(call my-dir)

 include $(CLEAR_VARS)

 LOCAL_MODULE    := DataProvider
 LOCAL_SRC_FILES := DataProvider.c
 #增加log函数对应的log库
 LOCAL_LDLIBS += -llog

 include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

-- DataProvider.c 主程序源码 : 

 #include
 #include
 #include
 #define LOG_TAG "System.out"
 #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
 #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

 // java中的jstring, 转化为c的一个字符数组
 char* Jstring2CStr(JNIEnv* env, jstring jstr) {
 "white-space:pre">  //声明了一个字符串变量 rtn
 "white-space:pre">  char* rtn = NULL;
 "white-space:pre">  //找到Java中的String的Class对象
 "white-space:pre">  jclass clsstring = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");
 "white-space:pre">  //创建一个Java中的字符串 "GB2312"
 "white-space:pre">  jstring strencode = (*env)->NewStringUTF(env, "GB2312");
 "white-space:pre">  /*
    * 获取String中定义的方法 getBytes(), 该方法的参数是 String类型的, 返回值是 byte[]数组
    * "(Ljava/lang/String;)[B" 方法前面解析 :
    * -- Ljava/lang/String; 表示参数是String字符串
    * -- [B : 中括号表示这是一个数组, B代表byte类型, 返回值是一个byte数组
    */
 "white-space:pre">  jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, clsstring, "getBytes",
 "white-space:pre">          "(Ljava/lang/String;)[B");
 "white-space:pre">  //调用Java中的getBytes方法, 传入参数介绍 参数②表示调用该方法的对象, 参数③表示方法id , 参数④表示方法参数
 "white-space:pre">  jbyteArray barr = (jbyteArray)(*env)->CallObjectMethod(env, jstr, mid,
 "white-space:pre">          strencode); // String .getByte("GB2312");
 "white-space:pre">  //获取数组的长度
 "white-space:pre">  jsize alen = (*env)->GetArrayLength(env, barr);
 "white-space:pre">  //获取数组中的所有的元素 , 存放在 jbyte*数组中
 "white-space:pre">  jbyte* ba = (*env)->GetByteArrayElements(env, barr, JNI_FALSE);
 "white-space:pre">  //将Java数组中所有元素拷贝到C的char*数组中, 注意C语言数组结尾要加一个 '\0'
 "white-space:pre">  if (alen > 0) {
 "white-space:pre">      rtn = (char*) malloc(alen + 1); //new   char[alen+1]; "\0"
 "white-space:pre">      memcpy(rtn, ba, alen);
 "white-space:pre">      rtn[alen] = 0;
 "white-space:pre">  }
 "white-space:pre">  (*env)->ReleaseByteArrayElements(env, barr, ba, 0); //释放内存


 "white-space:pre">  return rtn;
 }

 //方法签名, Java环境 和 调用native方法的类 必不可少, 后面的参数就是native方法的参数
 jint Java_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider_add(JNIEnv * env, jobject obj, jint x, jint y)
 {
     //Java中的int对应的是C语言中的long类型, 对应JNI中的jint类型, C语言中
     LOGI("JNI_log : x = %d , y = %d" , x , y);
     return x + y;
 }

 jstring Java_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider_sayHelloInc(JNIEnv *env, jobject obj, jstring str)
 {
     char *p = (char*)Jstring2CStr(env, str);
     //打印Java传递过来的数据
     LOGI("Java JNI string parameter is : %s", p);

     char *append = "append";

     //strcat(dest, source) 函数可以将source字符串 添加到dest字符串后面
     return (*env)->NewStringUTF(env, strcat(p, append));
 }

 jintArray Java_shuliang_han_ndkparameterpassing_DataProvider_intMethod(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr)
 {
     //获取arr大小
     int len = (*env)->GetArrayLength(env, arr);

     //在LogCat中打印出arr的大小
     LOGI("the length of array is %d", len);

     //如果长度为0, 返回arr
     if(len == 0)
         return arr;

     //如果长度大于0, 那么获取数组中的每个元素
     jint* p = (*env)->GetIntArrayElements(env, arr, 0);

     //打印出数组中每个元素的值
     int i = 0;
     for(; i < len; i ++)
     {
         LOGI("arr[%d] = %d", i, *(p + i));
     }

     return arr;

 }

.

8. 上传代码到GitHub

创建新项目 : han1202012/NDKParameterPassing ;
-- SSH地址 : [email protected]:han1202012/NDKParameterPassing.git ;
-- HTTP地址 : https://github.com/han1202012/NDKParameterPassing.git ;

五. C语言代码回调Java方法

.

C语言回调Java方法场景 : 

-- 复用方法 : 使用Java对象, 复用Java中的方法;

-- 激活Java : C程序后台运行, 该后台程序一直运行, 某个时间出发后需要启动Java服务, 激活Android中的某个界面, 例如使用Intent启动一个Activity;

1. C代码回调Java方法的流程

(1) 找到java对应的Class

创建一个char*数组, 然后使用jni.h中提供的FindClass方法获取jclass返回值;

 //DataProvider完整类名 shulaing.han.ndk_callback.DataProvider
 char* classname = "shulaing/han/ndk_callback/DataProvider";


 jclass dpclazz = (*env)->FindClass(env, classname);

(2) 找到要调用的方法的methodID

使用jni.h中提供的GetMethodID方法, 获取jmethodID, 传入参数 ①JNIEnv指针 ②Class对象 ③ 方法名 ④方法签名, 在这里方法名和方法签名确定一个方法, 方法签名就是方法的返回值 与 参数的唯一标示;

 //参数介绍 : 第二个参数是Class对象, 第三个参数是方法名,第四个参数是方法的签名, 获取到调用的method
 jmethodID methodID = (*env)->GetMethodID(env, dpclazz, "Add", "(II)I");

找到静态方法 : 如果方法是静态的, 就使用GetStaticMethod方法获取 

 jmethodID GetStaticMethodID(jclass clazz, const char* name, const char* sig)
     { return functions->GetStaticMethodID(this, clazz, name, sig); }

(3) 在C语言中调用相应方法

普通方法 : CallTypeMethod , 其中的Type随着返回值类型的不同而改变;

参数介绍 : ① JNIEnv指针 ②调用该native方法的对象 ③方法的methodID ④⑤... 后面是可变参数, 这些参数是

 jmethodID   (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);

 jobject     (*CallObjectMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jobject     (*CallObjectMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jobject     (*CallObjectMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jboolean    (*CallBooleanMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jboolean    (*CallBooleanMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jboolean    (*CallBooleanMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jbyte       (*CallByteMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jbyte       (*CallByteMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jbyte       (*CallByteMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jchar       (*CallCharMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jchar       (*CallCharMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jchar       (*CallCharMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jshort      (*CallShortMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jshort      (*CallShortMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jshort      (*CallShortMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jint        (*CallIntMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jint        (*CallIntMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jint        (*CallIntMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jlong       (*CallLongMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jlong       (*CallLongMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jlong       (*CallLongMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jfloat      (*CallFloatMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...) __NDK_FPABI__;
 jfloat      (*CallFloatMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list) __NDK_FPABI__;
 jfloat      (*CallFloatMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*) __NDK_FPABI__;
 jdouble     (*CallDoubleMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...) __NDK_FPABI__;
 jdouble     (*CallDoubleMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list) __NDK_FPABI__;
 jdouble     (*CallDoubleMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*) __NDK_FPABI__;
 void        (*CallVoidMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 void        (*CallVoidMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 void        (*CallVoidMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);

静态方法 : CallStaticTypeMethod, 其中的Type随着返回值类型不同而改变;

.

2. 一些基本代码编写

Java代码 : 定义一个callCcode本地方法, 以及三个Java方法, 在jni中使用本地方法调用Java中的方法;

 package shulaing.han.ndk_callback;

 public class DataProvider {

     public native void callCcode();

     //C调用java中空方法 shulaing.han.ndk_callback.DataProvider

     public void helloFromJava(){
         System.out.println("hello from java");
     }

     //C调用java中的带两个int参数的方法
     public int Add(int x,int y){
         return x + y;
     }

     //C调用java中参数为string的方法
     public void printString(String s){
         System.out.println(s);
     }

 }

生成头文件 : 进入 bin/classed目录, 使用  javah shulaing.han.ndk_callback.DataProvider 命令, 可以在bin/classes下生成头文件;

头文件内容 : 文件名 : shulaing_han_ndk_callback_DataProvider.h ;

 /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
 #include
 /* Header for class shulaing_han_ndk_callback_DataProvider */

 #ifndef _Included_shulaing_han_ndk_callback_DataProvider
 #define _Included_shulaing_han_ndk_callback_DataProvider
 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
 #endif
 /*
  * Class:     shulaing_han_ndk_callback_DataProvider
  * Method:    callCcode
  * Signature: ()V
  */
 JNIEXPORT void JNICALL Java_shulaing_han_ndk_1callback_DataProvider_callCcode
   (JNIEnv *, jobject);

 #ifdef __cplusplus
 }
 #endif
 #endif

编写Android.mk文件 : 注意将LogCat日志输出系统动态库加入;

 LOCAL_PATH := $(call my-dir)

 include $(CLEAR_VARS)

 LOCAL_MODULE    := jni
 LOCAL_SRC_FILES := jni.c
 #增加log函数对应的log库
 LOCAL_LDLIBS += -llog

 include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

编写jni的C代码 : 注意加入LogCat相关导入的包;

 #include "shulaing_han_ndk_callback_DataProvider.h"
 #include
 #include
 #define LOG_TAG "System.out"
 #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
 #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

3. C中回调Java的void返回值方法

使用JNIEnv指针获取Class对象 : 在jni.h文件中找到 - jclass (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);

-- 参数介绍 : 第二个参数是类的路径字符串, 如 "/shuliang/han/ndk_callback/DataProvider" ;

获取Java类中定义的method方法 : 在jni.h中找到方法 - jmethodID (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);

-- 参数介绍 : 第二个参数是 Java类的Class对象, 第三个参数是方法名, 第四个参数是Java方法的签名;

方法签名生成工具 : javap , 使用javap -s 命令即可生成方法签名;

进入bin/classed目录下 : 执行 javap -s shulaing.han.ndk_callback.DataProvider 命令, 即可显示出每个方法的签名;

 $ javap -s shulaing.han.ndk_callback.DataProvider
 Compiled from "DataProvider.java"
 public class shulaing.han.ndk_callback.DataProvider extends java.lang.Object{
 public shulaing.han.ndk_callback.DataProvider();
   Signature: ()V
 public native void callCcode();
   Signature: ()V
 public void helloFromJava();
   Signature: ()V
 public int Add(int, int);
   Signature: (II)I
 public void printString(java.lang.String);
   Signature: (Ljava/lang/String;)V
 }

截图 : 

方法签名介绍 : 

-- 返回值null, 参数null : void helloFromJava() 方法的签名是 "()V", 括号里什么都没有代表参数为null, V代表返回值是void;

-- 返回值int, 参数两个int : int Add(int x,int y) 方法的签名是 "(II)I ", 括号中II表示两个int类型参数, 右边括号外的I代表返回值是int类型;

-- 返回值null, 参数String : void printString(String s) 方法签名是 "(Ljava/lang/String;)V", 括号中的Ljava/lang/String; 表示参数是String类型, V表示返回值是void;

jni.h中定义的回调Java方法的相关函数 : 

 jmethodID   (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);

 jobject     (*CallObjectMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jobject     (*CallObjectMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jobject     (*CallObjectMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jboolean    (*CallBooleanMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jboolean    (*CallBooleanMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jboolean    (*CallBooleanMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jbyte       (*CallByteMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jbyte       (*CallByteMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jbyte       (*CallByteMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jchar       (*CallCharMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jchar       (*CallCharMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jchar       (*CallCharMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jshort      (*CallShortMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jshort      (*CallShortMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jshort      (*CallShortMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jint        (*CallIntMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jint        (*CallIntMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jint        (*CallIntMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jlong       (*CallLongMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 jlong       (*CallLongMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 jlong       (*CallLongMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);
 jfloat      (*CallFloatMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...) __NDK_FPABI__;
 jfloat      (*CallFloatMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list) __NDK_FPABI__;
 jfloat      (*CallFloatMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*) __NDK_FPABI__;
 jdouble     (*CallDoubleMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...) __NDK_FPABI__;
 jdouble     (*CallDoubleMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list) __NDK_FPABI__;
 jdouble     (*CallDoubleMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*) __NDK_FPABI__;
 void        (*CallVoidMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
 void        (*CallVoidMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
 void        (*CallVoidMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, jvalue*);

C语言代码 : 

 #include "shulaing_han_ndk_callback_DataProvider.h"
 #include
 #include
 #define LOG_TAG "System.out"
 #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
 #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

 JNIEXPORT void JNICALL Java_shulaing_han_ndk_1callback_DataProvider_callCcode
   (JNIEnv * env, jobject obj)
 {
     //调用DataProvider对象中的helloFromJava()方法
     //获取到某个对象, 获取对象中的方法, 调用获取到的方法
     LOGI("in code");
     //DataProvider完整类名 shulaing.han.ndk_callback.DataProvider
     char* classname = "shulaing/han/ndk_callback/DataProvider";


     jclass dpclazz = (*env)->FindClass(env, classname);
     if(dpclazz == 0)
         LOGI("class not find !!!");
     else
         LOGI("class find !!!");

     //参数介绍 : 第二个参数是Class对象, 第三个参数是方法名,第四个参数是方法的签名, 获取到调用的method
     jmethodID methodID = (*env)->GetMethodID(env, dpclazz, "helloFromJava", "()V");
     if(methodID == 0)
             LOGI("method not find !!!");
         else
             LOGI("method find !!!");

     /*
      * 调用方法 void (*CallVoidMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
      * 参数介绍 : 后面的 ... 是可变参数, 如果该返回值void的方法有参数, 就将参数按照次序排列
      */
     LOGI("before call method");
     (*env)->CallVoidMethod(env, obj, methodID);
     LOGI("after call method");

 }

Java代码 : 

--XML布局文件代码 : 

 <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
     xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
     android:layout_width="match_parent"
     android:layout_height="match_parent"
     android:orientation="vertical"
     android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
     android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
     android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
     android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
     tools:context=".MainActivity" >

     <Button
         android:id="@+id/call_void_method"
         android:layout_width="wrap_content"
         android:layout_height