依赖于SWIG向Android项目 添加C/C++库

一．JNI概述

JNI即java native interface，通俗的说，JNI是一种技术，通过这种技术可以做到以下两点：
1.java程序中的函数可以调用C/C++ 编写的函数
2.C/C++ 程序可以通过它调用java层的函数

JNI主要是完成java和C/C++ 代码和交互，但是java为什么要调用C/C++ 程序哪，这是不是破坏了java的平台无关特性，其实java需要调用C/C++ 程序需要是出于以下几点：

1.早在java语言诞生前，很多程序都是由C/C++ 语言编写的，他们遍布在软件世界的各个角落。虽然java出世后备受追捧，但是并不能完全替代C/C++ ，很多功能还需要调用它们，重复制造轮子会影响用户的体验，而JNI技术则解决了这个问题。
2.C/C++ 程序的运行效率是高于java的（虽然后期推出了JIT技术），在很多在运行速度上要求比较高、调用比较频繁的场合就可能选用C/C++ 语言。
3.有时需要和平台代码通信而又没有对应的Java API的时候，也需要使用C/C++ 代码编写好相应的代码供Java层使用。

在Android平台上，JNI就是一座将Java世界和Native世界的天堑变成通途的桥，如下图所示，它展示了Android平台上JNI所处的位置。
::: hljs-center

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二．SWIG概述

SWIG是一个软件开发工具，它将用C和C ++编写的程序与各种高级编程语言连接起来。SWIG与不同类型的目标语言一起使用。SWIG可以作为测试和原型化C / C ++软件的工具。SWIG通常用于解析C / C ++接口并生成各种语言调用C / C ++代码所需的“粘合代码”。转化代码时是非常方便实用的，而且用起来也不是太复杂，最主要的是写一次代码可以为多种语言调用。工具是开源的，学习手册请查看 http://www.swig.org/

 

三．示例

俗话说，百闻不如一见，我们先实现一个JNI调用的例子，然后再解析其原理。以下操作是在ubuntu环境下进行的。

1.搭建编译环境
Android studio，android 原生开发工具包(NDK)，CMake，LLDB 调试工具。可以使用SDK 管理器安装这些组件：

1.1在打开的项目中，从菜单栏选择Tools > Android > SDK Manager。

1.2点击SDK Tools 标签。

1.3选中LLDB、CMake 和NDK 旁的复选框。

1.4点击Apply，然后在弹出式对话框中点击OK。

1.5安装完成后，点击Finish，然后点击OK。

2.编写C代码

3.编写SWIG的转化文件

4.生成JNI调用所需的文件
使用命名swig -java -package com.example.jni add.i,会生成三个文件
add_wrap.c:用于和java 对接的JNI函数
addJNI.java:用于和JNI 对接的java 本地接口
add.java:java 本地调用的接口,他调用addJNI.java 中的内容

cat add_wrap.c(因为生成的文件比较大，所以需要在)

cat addJNI.java

cat add.java

5.生成C库

注意两点：

5.1 将刚生成都add_wrap.c文件添加到库，如果没有源码可以将add_wrap.c编译为独立的动态库文件
5.2 添加jni.h文件（安装NDK后就会存在）到可查找的头文件目录中，add_wrap.c使用了jni.h文件

cat CMakeLists.txt

执行脚本：

生成的目录如下
build
├── arm64-v8a
│ └── lib
│ └── libadd.so
├── armeabi-v7a
│ └── lib
│ └── libadd.so
├── x86
│ └── lib
│ └── libadd.so
└── x86_64
└── lib
└── libadd.so
将so文件移到lib同级目录下，删除lib文件(和Android Studio配置一致)

6.Android studio测试运行
6.1 Android studio创建新的项目，在向导的Configure your new project部分，选中Include C++ Support 复选框。

6.2 将生成的so 文件复制到app\src\main\jniLibs 目录下（四种库和文件夹一起复制）

6.3将SWIG生成的add.java 和addJNI.java 文件

复制 app\src\main\java\com\example\jni 目录下（与导出时package 参数一致）

6.4 测试程序如下，测试成功

四．加载过程

大家都知道，如果我们希望使用C/C++函数，将其加载到内存是基础，那到底什么时候加载，怎么加载的哪？

其实只要在调用前，可以在任何时候加载本地库，但是我们一般的做法是在java类static语句中加载，加载的方式是通过System.loadLibrary方法。需要注意的是System.loadLibrary的参数是动态库的名字，如上示例，在linux下为libadd.so,而在window下为add.dll。其实JNI对java程序员还是比较照顾的，他们只需要加载库文件，其他的都不需要做。native修饰的函数也已经被JNI自动生成，如果在*JNI.java中添加加载库的static函数，那么java程序员连加载库都免了，是不是感觉很方便。

 

五．注册过程
读到这里，相信大家应该还是有一个很大的疑问，C库我已经将其加载，但是它又是怎么和java函数联系起来的哪，为什么我调用java函数而它会自动调用C库的函数，他们之间是怎么联系起来的哪？

正常的java方法是在加载的过程中会被放到方法区，而native方法则没有被定义。这就必须存在一个注册的过程，即将C库中的函数（上例中add_wrap.c中的函数）与Java中Native方法（上例中addJIN.java中方法）建立对应。注册过程分为两种：

1.静态注册
当java层调用add方法时，如上例所示，他会从C库中查找：

Java_com_example_jni_addJNI_add方法，如果没有则报错，如果找到就将两个函数建立一个关联，以后调用add方法时就会直接调用Java_com_example_jni_addJNI_add函数。从这里可以看出，静态方法是通过函数名来建立java函数和C函数之间的对应的。所以它要求对应的C函数（add_wrap.c）必须遵循特定的格式。上例就是通过静态的方式进行注册。

静态注册是有缺点的：
（1）需要编译所有生命了native方法的java类，每个class文件都需要对应一个**JNI.java的文件。
（2）生成的JNI层函数名特别长，书写起来不方便
（3）初次调用native函数时需要根据函数名搜索对应的JNI层函数来建立连接，影响运行效率

2.动态注册
从静态注册中可以发现java函数和JNI函数是有一个数据结构来保存关联的。这个数据结构大致如下：

有一个指向这种数据结构的二级指针来保存所有的本地方法。所以我们就可以考虑在类加载的时候直接将本地方法和JNI函数建立连接，这种方式就是动态注册。

而在java层我们只用了System.loadLibray方法，所以因该在这个方法中进行动态注册。顺藤摸瓜我们可以找到JNI_Onload函数，在执行System.loadLibrary方法时。

JNI_Onload函数主要操作有两部分：

1.通过JNIEnv的FindClass函数找到java层注册JNI的方法
2.调用该函数