[AOSP] [JNI] [Android] AOSP中使用JNI
一. 简要
在Android中，JNI主要用于实现一些性能较高的功能，如图像处理、音频处理、视频处理等。同时，JNI也可以用于实现一些特殊的功能，如与硬件交互、与系统服务交互等。
二. Java层
在某个对象中添加如下代码，例如我在/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/keepalive/KeepAliveManagerService.java中去使用native方法
public class KeepAliveManagerService extends IKeepAliveManager.Stub {
private static final String TAG = "KeepAliveManagerService leilei";
private final Context mContext;
private final ActivityManagerService mActivityManagerService;
private WindowManagerService mWindowManagerService;
private boolean mSystemReady = false;
**public static native int resumeNative(int v);**
**public static native int pauseNative(int v);**
**public static native String stopNative(String v);**
// 应用保活方法，简单的调用了三个native方法：resumeNative，pauseNative，stopNative
@Override
public boolean keepAliveApplicationByPackage(String packageName) throws RemoteException {
Log.d(TAG, "keepAliveApplicationByPackage.packageName:"+packageName);
if (TextUtils.isEmpty(packageName) || mActivityManagerService == null
|| mContext == null || !mSystemReady){
return false;
}
int s = resumeNative(1);
int s1 = pauseNative(2);
String s2 = stopNative("leilei");
Log.d(TAG, "leilei keepAliveApplicationByPackage: onResumeNative:"+s);
Log.d(TAG, "leilei keepAliveApplicationByPackage: onPauseNative:"+s1);
Log.d(TAG, "leilei keepAliveApplicationByPackage: stopNative:"+s2);
int curCallingUid = Binder.getCallingUid();
return keepAliveApplicationByPackage(packageName,curCallingUid);
}
}
至此java层的代码就写好了
三. C/C++层
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JNI文件创建
因为我写jni方法是需要在我的service对象里使用，所以我frameworks/base/services/core/jni/目录下创建为需要的文件，如下代码所示
#include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #ifdef LOG_TAG #undef LOG_TAG #define LOG_TAG "leilei" #endif // jni静态注册 /*extern "C" jstring Java_com_android_server_keepalive_KeepAliveManagerService_onResumeNative(JNIEnv *env, jclass thiz, jlong value) { // 进行本地处理，生成返回值 std::string hello = "Hello from C++"; jstring result = env->NewStringUTF(hello.c_str()); return result; }*/ // jni动态注册 namespace android { static jint pauseNative(JNIEnv* env, jobject thiz, jint value){ ALOGD("The leilei message is onPauseNative %d:",value); return value; } static jint resumeNative(JNIEnv *env, jobject thiz, jint value){ ALOGD("The leilei message is onResumeNative %d:",value); return value; } static jstring stopNative(JNIEnv *env, jobject thiz,jstring value){ const char* ptr = env->GetStringUTFChars(value, NULL); ALOGD("The leilei message is stopNative %s:",ptr); return value; } // 对应native的方法注册表 static const JNINativeMethod gKeepAliveManagerMethods[] = { /* name, signature, funcPtr */ {"pauseNative","(I)I",(void *)pauseNative}, {"resumeNative","(I)I",(void *)resumeNative}, {"stopNative","(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;",(void*) stopNative}, }; // 自己实现一个跟jniRegisterNativeMethods一样的功能 int registerNativeMethods(JNIEnv *env,std::string name,const JNINativeMethod *methods) { // 反射拿到java对象 jclass klass = env->FindClass(name.c_str()); if (klass == NULL) { return -1; } // 第一个参数：反射拿到的对象 // 第二个参数：类中的native方法--注册表 // 第三个参数：native方法对象的个数 return env->RegisterNatives(klass, methods,3); } // onload.cpp中调用了JNI_OnLoad,然后调用了register_android_server_KeepAliveManager进行注册 // jniRegisterNativeMethods对RegisterNatives封装了，所以可以很方便的使用,我们手动来实现一下 // JNI_OnLoad是jni.h中的对象，只有调用JNI_OnLoad和RegisterNatives才是动态注册 int register_android_server_KeepAliveManager(JNIEnv* env) { // return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/keepalive/KeepAliveManagerService",gKeepAliveManagerMethods, NELEM(gKeepAliveManagerMethods)); return registerNativeMethods(env,"com/android/server/keepalive/KeepAliveManagerService",gKeepAliveManagerMethods); } }; 文件名称必须规范：com.android.server.keepalive.KeepAliveManagerService.cpp，由包名+类名组成，然后实现对应上层的native方法即可，方法名称最好相同（也可以不同，只要在注册函数的第一个参数中对应起来就行），例如下方法，三个参数中，前两个参数必须有，而且不能变—>JNIEnv和jobject：
static jint pauseNative(JNIEnv* env, jobject thiz, jint value){ ... }然后就是开始动态注册jni方法，如下代码所示，由于aosp已经封装好了
jniRegisterNativeMethods方法可以直接使用来注册jni方法，但是为了更深刻的理解，我们手动来实现registerNativeMethods// native方法注册表 static const JNINativeMethod gKeepAliveManagerMethods[] = { /* name, signature, funcPtr */ {"pauseNative","(I)I",(void *)pauseNative}, {"resumeNative","(I)I",(void *)resumeNative}, {"stopNative","(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;",(void*) stopNative}, }; // 自己实现一个跟register_android_server_KeepAliveManager一样的功能 int registerNativeMethods(JNIEnv *env,std::string name,const JNINativeMethod *methods) { jclass klass = env->FindClass(name.c_str()); if (klass == NULL) { return -1; } // 第一个参数：反射拿到的对象 // 第二个参数：类中的native方法--注册表 // 第三个参数：native方法对象的个数 return env->RegisterNatives(klass, methods,3); } int register_android_server_KeepAliveManager(JNIEnv* env) { // return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/keepalive/KeepAliveManagerService",gKeepAliveManagerMethods, NELEM(gKeepAliveManagerMethods)); return registerNativeMethods(env,"com/android/server/keepalive/KeepAliveManagerService",gKeepAliveManagerMethods); }先实现一个native方法注册表，代表需要对应java层native方法，返回的对象是
JNINativeMethod，该对象属于jni.h里的，结构如下typedef struct { const char* name; const char* signature; void* fnPtr; } JNINativeMethod;第一个参数对应了java native方法的名称，第二个参数代表native方法里面的参数和返回值，第三个参数代表jni方法
回到
registerNativeMethods方法，主要就是通过env的FindClass反射获取Java对象，然后通过RegisterNatives(klass, methods,3);进行注册即可，第二个参数就是native方法gKeepAliveManagerMethods注册表**思考一下：**既然需要注册jni,那么调用
register_android_server_KeepAliveManager函数的注册的入口又在哪里？下文分析 -
JNI文件引入和注册流程
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android.bp引入编译
需要让我们的jni文件参与编译，需要在frameworks/base/services/core/jni/Android.bp中添加该文件，如下所示
cc_library_static { name: "libservices.core", defaults: ["libservices.core-libs"], cpp_std: "c++2a", cflags: [ "-Wall", "-Werror", "-Wno-unused-parameter", "-Wthread-safety", "-DEGL_EGLEXT_PROTOTYPES", "-DGL_GLEXT_PROTOTYPES", ], srcs: [ "BroadcastRadio/JavaRef.cpp", "BroadcastRadio/NativeCallbackThread.cpp", "BroadcastRadio/BroadcastRadioService.cpp", "BroadcastRadio/Tuner.cpp", "BroadcastRadio/TunerCallback.cpp", "BroadcastRadio/convert.cpp", "BroadcastRadio/regions.cpp", "gnss/GnssConfiguration.cpp", "gnss/GnssMeasurement.cpp", "gnss/GnssMeasurementCallback.cpp", "gnss/Utils.cpp", "stats/SurfaceFlingerPuller.cpp", **"com.android.server.keepalive.KeepAliveManagerService.cpp",** include_dirs: [ "frameworks/base/libs", "frameworks/native/services", "system/gatekeeper/include", "system/memory/libmeminfo/include", ], header_libs: [ "bionic_libc_platform_headers", ], }在此模块添加**“com.android.server.keepalive.KeepAliveManagerService.cpp”**,即可，模块名为
libservices.core，会生成对应的so库 -
JNI注册入口声明
在frameworks中，上文分析了如何调用jni注册native方法，但是调用注册的入口在哪里？就是通过frameworks/base/services/core/jni/onload.cpp文件进行调用的，需要在此文件中声明我们的注册入口，如下代码所示
namespace android { int register_android_server_BatteryStatsService(JNIEnv* env); int register_android_server_ConsumerIrService(JNIEnv *env); int register_android_server_InputManager(JNIEnv* env); **int register_android_server_KeepAliveManager(JNIEnv* env);** int register_android_server_LightsService(JNIEnv* env); int register_android_server_PowerManagerService(JNIEnv* env); int register_android_server_PowerStatsService(JNIEnv* env); int register_android_server_HintManagerService(JNIEnv* env); int register_android_server_storage_AppFuse(JNIEnv* env); } extern "C" jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* /* reserved */) { JNIEnv* env = NULL; jint result = -1; if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) { ALOGE("GetEnv failed!"); return result; } ALOG_ASSERT(env, "Could not retrieve the env!"); register_android_server_broadcastradio_BroadcastRadioService(env); register_android_server_broadcastradio_Tuner(vm, env); register_android_server_PowerManagerService(env); register_android_server_PowerStatsService(env); register_android_server_HintManagerService(env); register_android_server_SerialService(env); register_android_server_InputManager(env); **register_android_server_KeepAliveManager(env); }** }只需要在
namespace android中声明注册入口函数**register_android_server_KeepAliveManager**，此函数在我们创建的jni文件中会实现。然后在
JNI_OnLoad函数中添加**register_android_server_KeepAliveManager(env);**，目的是为了方法可以被正确调用，以及传递了env对象（jni里的东西），再来看一遍我创建的jni文件,frameworks/base/services/core/jni/com.android.server.keepalive.KeepAliveManagerService.cpp... int **register_android_server_KeepAliveManager**(JNIEnv* env) { // return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/keepalive/KeepAliveManagerService",gKeepAliveManagerMethods, NELEM(gKeepAliveManagerMethods)); return registerNativeMethods(env,"com/android/server/keepalive/KeepAliveManagerService",gKeepAliveManagerMethods); } };**思考一下：**为什么需要在
extern "C" jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* /* reserved */)方法中调用jni注册逻辑呢？这涉及到jni动态注册原理了，后面再分析，jni分为静态注册和动态注册 -
JNI注册表分析
Andoird 中使用了一种不同传统Java JNI的方式来定义其native的函数。其中很重要区别是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——该结构体位于
jni.h中，结构如下typedef struct { const char* name; const char* signature; void* fnPtr; } JNINativeMethod;三个参数代表着：native方法名称，签名—用字符串是描述了Java中函数的参数和返回值，jni函数对象-指向了java的native方法
具体用法如下
static const JNINativeMethod gKeepAliveManagerMethods[] = { /* name, signature, funcPtr */ {"pauseNative","(I)I",(void *)pauseNative}, {"resumeNative","(I)I",(void *)resumeNative}, {"stopNative","(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;",(void*) stopNative}, };第三个参数前面必须带有(void *)，这里主要分析第二个参数，()代表native方法的参数，()外面部分代表着返回值，I代表着java的int,jni的jint，具体如下
字符 c/c++类型 Java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 以上都是基本数据类，如果是数组，则用[代表，如整型数值
[I来表示，具体如下名称 c/c++类型 Java类型 [I jintArray int[] [F jfloatArray float[] [B jbyteArray byte[] [C jcharArray char[] [S jshortArray short[] [D jdoubleArray double[] [J jlongArray long[] [Z jbooleanArray boolean[] 那如果native参数中是对象呢，需要用如下方法表示—参数解释：
// 参数解释 "()" 中的字符表示参数，小括号后面的则代表返回值。 "()V" 就表示native void Fun(); "(II)V" 表示native void Func(int a, int b);参数是俩个整型。 "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;" 就表示native Sting Func(String value);所以如果要用对象作为参数或者返回值，需要在前面加个”L”，中间是用”/" 隔开，后面跟包名和类名，以及分号即可。如果是对象数组，则在前面加个
[即可
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