Android NDK开发之JNI基础01：JNI开发流程
重点掌握内容：JNIEnv
运行环境：windows 10
一、JNI的概念
JNI是Java Native Interface的缩写。它是Java调用C/C++或者C/C++调用Java的一套API。
二、为什么要使用JNI
- 使用JNI可以复用很多的C/C++代码，例如：ffmeng多媒体播放器，opencv图形识别的引擎，7-zip压缩，opencore框架（用于视频播放）等等；
- 可以提高程序的效率：java代码跨平台，不直接操作硬件，虚拟机解释执行，实现垃圾回收机制。art在安装应用程序的时候，将apk里面的dex翻译成机器码，造成apk体积变化很多，而C代码直接操作硬件，程序猿可以手动的释放代码；
- C代码反编译困难，因为反编译出来的是汇编语言；而java代码反编译容易，很容易看懂。
三、使用JNI的步骤
- 编写
native方法 - 使用
javah命令，生成.h头文件 - 复制.h头文件到CPP工程中
- 复制
jni.h和jni_md.h文件到CPP工程中 - 实现.h头文件中声明的函数
- 生成
dll文件 - 配置dll文件所在目录到环境变量
- 重启MyEclipse
我们用一个例子来演示上述步骤：
需求：从C代码中获取一个字符串
step1：用Java开发工具编写native方法，笔者使用的是MyEclipse 8.5。关键字 native。
package com.gjg;
public class JniFirst {
public native static String getStringFromC();
public static void main(String[] args){
}
}step2：使用javah命令，生成.h头文件
右键src目录，选择 “Properties”
复制该路径：
打开cmd命令工具，进入到项目的目录下，通过javah生成头文件。命令行如图所示：
有的时候我们会出现这样的错误信息：错误: 编码GBK的不可映射字符。
出现这种错误的原因是由于JDK是国际版的，在编译的时候，如果我们没有用-encoding参数指定我们的JAVA源程序的编码格式，则javac.exe首先获得我们操作系统默认采用的编码格式。
解决方法：应该使用-encoding参数指明编码方式，如：
javah -jni -encoding UTF-8 com.example.XXXX.XXXX.类名
- 回到开发工具，刷新项目，可以看到生成的.h文件
step3：复制 com_gjg_JniFirst.h 头文件到CPP工程中
- 打开Visual Studio工具创建一个项目
- 将
com_gjg_JniFirst.h文件拷贝到项目中，和.c源文件同一个目录 回到 Visual Studio 工具中，添加刚刚拷贝的头文件到项目中
这样就可以在项目中看到头文件了
step4：复制 jni.h 和 jni_md.h 文件到CPP工程中
打开
com_gjg_JniFirst.h文件发现代码有错误，因此需要我们添加jni.h和jni_md.h两个头文件。
这两个头文件可以到
jdk目录下面找
将这两个文件拷贝到与
com_gjg_JniFirst.h文件同一个目录下，同时也需要添加现有项。添加完成后，我们发现项目依然有错，此时需要我们稍微修改一下代码。
step5：实现 com_gjg_JniFirst.h 头文件中声明的函数
我们可以看到生成的c函数的名字是：
Java_完整类名_函数名
函数的实现（返回一个字符串）：
#include "com_gjg_JniFirst.h"
//函数的实现
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_gjg_JniFirst_getStringFromC
(JNIEnv * env, jclass str){
//返回一个字符串
return (*env)->NewStringUTF(env,"I'm C String");
}step6：生成dll文件
因为笔者的电脑是64为的操作系统，所以需要先把平台设置成
x64。打开配置管理器：
选择
x64，如果没有就新建一个
修改生成解决方案为
dll。右键项目，选择属性，将配置类型修改为动态库(.dll)。
生成解决方案
step7：配置dll文件所在目录到环境变量
将dll文件所在的目录 H:\AndroidNDK\cworkspace\C_07\x64\Debug 配置到系统环境变量中：
step8：重启MyEclipse
由于配置了环境变量，需要重启一下MyEclipse
step9：在Java代码中使用动态库
- 首先加载动态库
package com.gjg;
public class JniFirst {
public native static String getStringFromC();
public static void main(String[] args){
}
//加载动态库
static{
System.loadLibrary("C_07");
}
}
- 调用本地方法
package com.gjg;
public class JniFirst {
public native static String getStringFromC();
public static void main(String[] args){
//调用本地方法getStringFromC，并接收返回的字符串
String str = getStringFromC();
System.out.println(str);
}
//加载动态库
static{
System.loadLibrary("C_07");
}
}- 控制台输出的结果：
以上就是Java通过JNI调用C/C++的步骤。调用dll的流程如下图所示：
另外，需要特别注意的是windows环境下，Java程序调用的是 dll 格式的动态库，但是在Android的开发中，因为Android系统是运行在Linux系统上的，所以需要使用 so 格式的库， 那么Android如何使用so库呢，这个我们放到后面的文章介绍。下面我们还需要介绍一个知识点，就是在windows环境下，动态库（.dll）和静态库（.lib）的区别 。
动态库（.dll）和静态库（.lib）的区别
首先，两者都是共享代码的方式。
静态库 ：在链接步骤中，连接器将从库文件取得所需的代码，复制到生成的可执行文件中，这种库称为静态库。其特点是可执行文件中包含了库代码的一份完整拷贝；缺点就是被多次使用就会有多份冗余拷贝。即静态库中的指令都全部被直接包含在最终生成的 EXE 文件中了。在vs中新建生成静态库的工程，编译生成成功后，只产生一个.lib文件。（静态库的扩展名在Windows 下是 .lib，Linux 和 Mac 下是 .a）
动态库 ：动态链接库是一个包含可由多个程序同时使用的代码和数据的库，DLL不是可执行文件。动态链接提供了一种方法，使进程可以调用不属于其可执行代码的函数。函数的可执行代码位于一个 DLL 中，该 DLL 包含一个或多个已被编译、链接并与使用它们的进程分开存储的函数。在vs中新建生成动态库的工程，编译成功后，产生一个.lib文件和一个.dll文件。（动态库的扩展名在Windows 下是 .dll，Linux 下是 .so，Mac 下是 .dylib）
四、JNIEnv
在上面的例子中，我们可以看到一个叫 JNIEnv 的东西。何为 JNIEnv ：它是一个线程相关的结构体, 该结构体代表了 Java 在本线程的执行环境。
JNIEnv 和 JavaVM的区别
JavaVM : JavaVM 是 Java虚拟机在 JNI 层的代表, JNI 全局仅仅有一个；
JNIEnv : JavaVM 在线程中的代表, 每一个线程都有一个, JNI 中可能有非常多个 JNIEnv；
JNIEnv 的作用
- 调用 Java 函数 : JNIEnv 代表 Java 执行环境, 能够使用 JNIEnv 调用 Java 中的代码；
- 操作 Java对象 : Java 对象传入 JNI 层就是 Jobject 对象, 须要使用 JNIEnv 来操作这个 Java 对象；
JNIEnv 的使用方法
- 首先我们来看看
JNIEnv的源码（在jni.h头文件中）：
struct JNINativeInterface_;
struct JNIEnv_;
#ifdef __cplusplus
typedef JNIEnv_ JNIEnv;
#else
typedef const struct JNINativeInterface_ *JNIEnv;
#endif我们可以看出，在C++中，JNIEnv 是一个结构体别名。在C语言中， JNIEnv 是一个结构体指针。
- 我们再来看看C和C++各自的使用方式：
//C++使用方式
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_gjg_JniFirst_getStringFromC
(JNIEnv *env, jclass str){
return env->NewStringUTF("I'm C String");
}//C使用方式
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_gjg_JniFirst_getStringFromC
(JNIEnv *env, jclass str){
return (*env)->NewStringUTF(env,"I'm C String");
}从上面的使用方式中，我们可以看出，在C++中，由于JNIEnv是一个结构体别名，那么JNIEnv *env 中的env就是一个一级指针。而在C中，由于JNIEnv是一个结构体指针，那么JNIEnv *env 中的env就是一个二级指针。
我们还可以看出，在调用 NewStringUTF 方法时，传递的参数也不一样，C++没有传递 env ，而C语言将 env 作为参数传递了过去。这是为什么，让我们来看看源码吧：
//C++使用的结构体定义
struct JNIEnv_ {
const struct JNINativeInterface_ *functions;
#ifdef __cplusplus
.
.
.
jstring NewStringUTF(const char *utf) {
return functions->NewStringUTF(this,utf);
}
.
.
.
.
#endif /* __cplusplus */
}//C使用的结构体定义
struct JNINativeInterface_ {
.
.
.
jstring (JNICALL *NewStringUTF)
(JNIEnv *env, const char *utf);
.
.
.
.
}我们从源码中可以看出，C++的结构体 JNIEnv_ 中的 NewStringUTF 方法，实际上是调用的 C 的结构体 JNINativeInterface_ 中的 NewStringUTF 方法。C++在C的基础上进行了封装。在C中使用 NewStringUTF 需要我们传入两个参数：JNIEnv *env, const char *utf 。而在C++中，由于 NewStringUTF 默认传递了 this 关键字（this指代当前调用该方法的指针），所以我们在调用的时候不需要传递 JNIEnv 。这就是为什么在C和C++中调用 NewStringUTF 方法，传递的参数不同的原因。
那么又会有另一个疑问，为什么需要传入 JNIEnv ，这个问题其实不难理解，既然需要传入这个参数，那就说明在函数的实现过程中，需要使用到 JNIEnv 。
总结：
- 为什么需要传入
JNIEnv？因为函数在执行的过程中需要使用到JNIEnv； - C++为什么没有传入
JNIEnv？因为C++默认传递了this； - C++是在C的基础上对
JNINativeInterface_进行了封装。
关于JNI开发流程的知识就给大家介绍到这里，欢迎大家指正。
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