Android NDK开发--C代码回调Java代码

Posted 2020-08-19 请给我倒杯茶

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        在上篇博客里了解了Java层是怎样传递数据到C层代码，并且熟悉了大部分的实际开发知识，基本上掌握这些就可以做一个基本的NDK开发了，但是光是了解Java回调C层的数据是不是还不够啊，考虑问题要考虑可逆性，Java能回调C，那么C能否反过来回调Java呢？答案是肯定可以的，这篇博客就介绍一个C语言如何调用Java层的代码。以下是一些问题场景，我们带着这个问题场景来分析一下实现的过程。

场景1：开发中C语言层完成了一系列操作后，需要通知Java层代码此时需要做什么操作。

场景2：大家知道程序员都是比较懒惰的，Java代码中封装了大量的方法，C程序员不想重复写复杂的逻辑，这时想通过C语言回调使用Java层代码中的方法。

        好，带着上面的场景，我们下面建立一个小的Demo来尝试解决这些业务场景的问题。

 

创建工程，在工程里面定义Java方法和Native方法

[java] view plain copy

 

 print?

1. package com.example.ndkcallback;  
2.   
3. public class DataProvider {  
4.     /** 
5.      * C调用java空方法 
6.      */  
7.     public void nullMethod() {  
8.         System.out.println("hello from java");  
9.     }  
10.     /** 
11.      * C调用java中的带两个int参数的方法 
12.      *  
13.      * @param x 
14.      * @param y 
15.      * @return 
16.      */  
17.     public int Add(int x, int y) {  
18.         int result = x + y;  
19.         System.out.println("result in java " + result);  
20.         return result;  
21.     }  
22.     /** 
23.      * C调用java中参数为String的方法 
24.      *  
25.      * @param s 
26.      */  
27.     public void printString(String s) {  
28.         System.out.println("java " + s);  
29.     }  
30.   
31.     // 本地方法  
32.     public native void callMethod1();  
33.     public native void callMethod2();  
34.     public native void callMethod3();  
35.   
36. }  

 

编译头文件

        在DOS命令行下，切换到工程目录所在的源码存放的src目录下，使用javah命令编译C语言的函数签名。而且得注意的是，由于我使用的JDK 是1.7版本的，所以必须得切换到工程目录/src目录下执行javah，如果大家使用的是JDK 1.6或者JDK 1.5，那就切换到工程目录/classes目录，执行javah命令。

注意：使用javah命令时，需要指定-encoding utf-8 参数，防止编译报乱码错误，下面是编译好的头文件：

 

[cpp] view plain copy

 

 print?

1. /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */  
2. #include <jni.h>  
3. /* Header for class com_example_ndkcallback_DataProvider */  
4.   
5. #ifndef _Included_com_example_ndkcallback_DataProvider  
6. #define _Included_com_example_ndkcallback_DataProvider  
7. #ifdef __cplusplus  
8. extern "C" {  
9. #endif  
10. /* 
11.  * Class:     com_example_ndkcallback_DataProvider 
12.  * Method:    callMethod1 
13.  * Signature: ()V 
14.  */  
15. JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndkcallback_DataProvider_callMethod1  
16. (JNIEnv *, jobject);  
17.   
18. /* 
19.  * Class:     com_example_ndkcallback_DataProvider 
20.  * Method:    callMethod2 
21.  * Signature: ()V 
22.  */  
23. JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndkcallback_DataProvider_callMethod2  
24. (JNIEnv *, jobject);  
25.   
26. /* 
27.  * Class:     com_example_ndkcallback_DataProvider 
28.  * Method:    callMethod3 
29.  * Signature: ()V 
30.  */  
31. JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndkcallback_DataProvider_callMethod3  
32. (JNIEnv *, jobject);  
33.   
34. #ifdef __cplusplus  
35. }  
36. #endif  
37. #endif  

编写C代码

        有了上面的头文件，接下来就是最不好搞的C代码了，按照套路来，首先把上面编译好的头文件剪切到jni目录下，在该目录下新建一个Hello.c的C代码文件，将刚引入的头文件的函数签名拷贝到Hello.c中使用，然后就是首先引入LOG日志头文件，定义LOG日志输入，再然后就是编译C代码，如下：

 

[cpp] view plain copy

 

 print?

1. #include<stdio.h>  
2. #include<jni.h>  
3. #include"com_example_ndkcallback_DataProvider.h"  
4. #include<android/log.h>  
5. #define LOG_TAG "System.out.c"  
6. #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)  
7. #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)  
8.   
9. JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndkcallback_DataProvider_callMethod1  
10. (JNIEnv * env, jobject obj){  
11.     //在C语言中调用Java的空方法  
12.     //1.找到java代码native方法所在的字节码文件  
13.     //jclass (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);  
14.     jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/example/ndkcallback/DataProvider");  
15.     if(clazz == 0){  
16.         LOGD("find class error");  
17.         return;  
18.     }  
19.     LOGD("find class");  
20.     //2.找到class里面对应的方法  
21.     // jmethodID (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);  
22.     jmethodID method1 = (*env)->GetMethodID(env,clazz,"nullMethod","()V");  
23.     if(method1 == 0){  
24.         LOGD("find method1 error");  
25.         return;  
26.     }  
27.     LOGD("find method1");  
28.     //3.调用方法  
29.     //void (*CallVoidMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
30.     (*env)->CallVoidMethod(env, obj, method1);  
31.     LOGD("method1 called");  
32. }  
33.   
34. JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndkcallback_DataProvider_callMethod2  
35.     (JNIEnv * env, jobject obj) {  
36.     //1.找到java代码native方法所在的字节码文件  
37.     //jclass (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);  
38.     jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/example/ndkcallback/DataProvider");  
39.     if(clazz == 0){  
40.         LOGD("find class error");  
41.         return;  
42.     }  
43.     LOGD("find class");  
44.     //2.找到class里面对应的方法  
45.     // jmethodID (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);  
46.     jmethodID method2 = (*env)->GetMethodID(env,clazz,"Add","(II)I");  
47.     if(method2 == 0){  
48.         LOGD("find method2 error");  
49.         return;  
50.     }  
51.     LOGD("find method2");  
52.     //3.调用方法  
53.     //jint (*CallIntMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
54.     int result = (*env)->CallIntMethod(env, obj, method2, 3,5);  
55.     LOGD("result in C = %d", result);  
56. }  
57.   
58. JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndkcallback_DataProvider_callMethod3  
59. (JNIEnv * env, jobject obj) {  
60.     //1.找到java代码native方法所在的字节码文件  
61.     //jclass (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);  
62.     jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/example/ndkcallback/DataProvider");  
63.     if(clazz == 0){  
64.         LOGD("find class error");  
65.         return;  
66.     }  
67.     LOGD("find class");  
68.     //2.找到class里面对应的方法  
69.     // jmethodID (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);  
70.     jmethodID method3 = (*env)->GetMethodID(env,clazz,"printString","(Ljava/lang/String;)V");  
71.     if(method3 == 0){  
72.         LOGD("find method3 error");  
73.         return;  
74.     }  
75.     LOGD("find method3");  
76.     //3.调用方法  
77.     //void (*CallVoidMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
78.     (*env)->CallVoidMethod(env, obj, method3,(*env)->NewStringUTF(env,"haha in C ."));  
79.     LOGD("method3 called");  
80. }  

注意：编写C代码时大致需要如下3个重要的步骤：

 

1.找到java代码native方法所在的字节码文件，在jni.h中的JNINativeInterface中可以找到

 

[cpp] view plain copy

 

 print?

1. jclass (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);  

 

     其中第1个参数是JNINativeInterface的指针env，第2个参数是java方法所在的类全路径名，路径之间用“/”来区分，不可以使用“.”

2.找到class里面对应的方法，在jni.h中的JNINativeInterface中可以找到

获取非静态方法id：

[cpp] view plain copy

 

 print?

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

 

获取静态方法id：

 

[cpp] view plain copy

 

 print?

1. jmethodID   (*GetStaticMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);  

 

      其中第1个参数是JNINativeInterface的指针env，第2个参数是java字节码文件，第3个参数是java中的方法名，第四个参数是java中对应方法的签名。

3.调用方法

 

[cpp] view plain copy

 

 print?

1. void        (*CallVoidMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
2. jint        (*CallIntMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
3. jobject     (*CallObjectMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
4. jboolean    (*CallBooleanMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
5. jbyte       (*CallByteMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
6. jchar       (*CallCharMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
7. jshort      (*CallShortMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
8. jlong       (*CallLongMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
9. jfloat      (*CallFloatMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...) __NDK_FPABI__;  
10. jdouble     (*CallDoubleMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...) __NDK_FPABI__;  

       其中第1个参数是JNINativeInterface的指针env，第2个参数是java对象obj，第3个参数是找到的对应java中的方法，第4个参数是方法接收的参数。这里列出的是常用的方法，jni.h里的JNINativeInterface提供了大量的方法形式用来回调java中的方法，想了解的请参考jni.h这个文件。

 

 

使用javap命令查看方法签名

       JDK为我们提供了这样的一个工具，该工具可以从java字节码文件中查看方法的本地签名，这个工具就是javap，使用前，先在CMD的dos命令行中，把路径切换到工程中的java字节码文件所在的目录下。

       命令格式：javap -s 包名.方法所在的Java类名

如图所示的那样，黄色标注的是方法名，是(*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*)中的第3个参数，红色标注的是方法签名，是其第4个参数。

 

Android.mk配置和Application.mk配置

 

[javascript] view plain copy

 

 print?

1. LOCAL_PATH := $(call my-dir)  
2.   
3. include $(CLEAR_VARS)  
4.   
5. LOCAL_MODULE    := Hello  
6.   
7. LOCAL_SRC_FILES := Hello.c  
8.   
9. LOCAL_LDLIBS += -llog  
10.   
11. include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)  

[javascript] view plain copy

 

 print?

1. APP_PLATFORM := android-8  

 

编译C代码

 

首先在cygwin中切换到当前工程目录下，执行“ndk-build clean”和“ndk-build”命令

在Java中调用Nattive方法

 

[java] view plain copy

 

 print?

1. public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {  
2.   
3.     static {  
4.         // 加载动态库.so  
5.         System.loadLibrary("Hello");  
6.     }  
7.     private Button btn1, btn2, btn3;  
8.     private DataProvider provider;  
9.     @Override  
10.     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
11.         super.onCreate(savedInstanceState);  
12.         setContentView(R.layout.activity_main);  
13.         btn1 = (Button) findViewById(R.id.btn1);  
14.         btn2 = (Button) findViewById(R.id.btn2);  
15.         btn3 = (Button) findViewById(R.id.btn3);  
16.         btn1.setOnClickListener(this);  
17.         btn2.setOnClickListener(this);  
18.         btn3.setOnClickListener(this);  
19.         provider = new DataProvider();  
20.     }  
21.     @Override  
22.     public void onClick(View v) {  
23.         switch (v.getId()) {  
24.             case R.id.btn1 : // c回调java中的空方法  
25.                 provider.callMethod1();  
26.                 break;  
27.             case R.id.btn2 :// c回调java带2个int参数的方法  
28.                 provider.callMethod2();  
29.                 break;  
30.             case R.id.btn3 :// c回调java带string参数的方法  
31.                 provider.callMethod3();  
32.                 break;  
33.             default :  
34.                 break;  
35.         }  
36.     }  
37.   
38. }  

测试

 

注意：以下测试的LOG中，绿色代表Java生成的LOG，蓝色代表C生成的LOG。

测试1：c回调java中的空方法

测试2：c回调java带2个int参数的方法

测试3：c回调java带string参数的方法

 

另外：native代码与调用的java代码不在同一个类里

       上述建立的Android工程中，native代码和调用的java代码是放在同一个DataProvider类中的，这样在C代码中调用Java代码是非常方便的。但是，通常开发中我们不一定就这么干，一个项目中java文件很多，要是在其它的java文件中定义了native方法了，然后再去调另一个java类里的Java方法，这种情况下会出现什么问题呢？带着这个疑问，我们就在MainActivity.java文件中定义一个native方法，这个native方法又要调用DataProvider类的nullMethod方法。

在MainActivity.java中，我们定义这样的方法：

 

[java] view plain copy

 

 print?

1. private native void callMethod4();  

切换到这个src目录下javah获取函数签名，将得到的签名头文件拷贝到jni目录下，在C文件中引用这个头文件，编写相应的C代码：

 

 

[cpp] view plain copy

 

 print?

1. JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndkcallback_MainActivity_callMethod4  
2.   (JNIEnv * env, jobject obj){  
3.     //1.找到java代码native方法所在的字节码文件  
4.         //jclass (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);  
5.         jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/example/ndkcallback/DataProvider");  
6.         if(clazz == 0){  
7.             LOGD("find class error");  
8.             return;  
9.         }  
10.         LOGD("find class");  
11.         //2.找到class里面对应的方法  
12.         // jmethodID (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);  
13.         jmethodID method4 = (*env)->GetMethodID(env,clazz,"nullMethod","()V");  
14.         if(method4 == 0){  
15.             LOGD("find method4 error");  
16.             return;  
17.         }  
18.         LOGD("find method4");  
19.         //3.调用方法  
20.         //void (*CallVoidMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
21.         (*env)->CallVoidMethod(env, obj, method4);  
22.         LOGD("method4 called");  
23. }  

编译运行之后，报错了

 

       实际运行的时候，程序直接崩溃了，查看日志发现，字节码class找到了，方法method找到了，但是就是没有执行method方法，显然是执行method方法这行代码出了Bug，以下是调用method方法执行的代码：

 

[cpp] view plain copy

 

 print?

1. (*env)->CallVoidMethod(env, obj, method4);  

       那么这行代码是为什么报错了呢？仔细观察一下，CallVoidMethod方法的第2个参数obj，这个obj是jobject类型的，默认是java native方法所在的类的对象，就是MainActivity类的对象，但是这个native方法实际上调用的java方法存在于DataProvider类的nullMethod，调用nullMethod显然需要使用DataProvider类的对象。反正就一句话：obj对象不正确，需要java方法对应的对象，即DataProvider。

 

       知道问题了，就可以着手解决问题了。在jni.h的头文件中，JNINativeInterface提供了这样的一个方法，帮助我们通过字节码jclass找到对应的对象：

 

[cpp] view plain copy

 

 print?

1. jobject     (*AllocObject)(JNIEnv*, jclass);  

       这个方法第1个参数是JNINativeInterface，第2个参数是jclass，返回值jobject。我们就拿这个方法获取jobject，传给CallVoidMethod：

 

 

[cpp] view plain copy

 

 print?

1. JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_ndkcallback_MainActivity_callMethod4  
2.   (JNIEnv * env, jobject obj){  
3.     //1.找到java代码native方法所在的字节码文件  
4.         //jclass (*FindClass)(JNIEnv*, const char*);  
5.         jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/example/ndkcallback/DataProvider");  
6.         if(clazz == 0){  
7.             LOGD("find class error");  
8.             return;  
9.         }  
10.         LOGD("find class");  
11.         //2.找到class里面对应的方法  
12.         // jmethodID (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);  
13.         jmethodID method4 = (*env)->GetMethodID(env,clazz,"nullMethod","()V");  
14.         if(method4 == 0){  
15.             LOGD("find method4 error");  
16.             return;  
17.         }  
18.         LOGD("find method4");  
19.         //3.通过jclass获取jobject  
20.         //jobject     (*AllocObject)(JNIEnv*, jclass);  
21.         jobject jobj = (*env)->AllocObject(env, clazz);  
22.         if(jobj == 0){  
23.             LOGD("find jobj error");  
24.             return;  
25.         }  
26.         LOGD("find jobj");  
27.         //4.调用方法  
28.         //void (*CallVoidMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);  
29.         (*env)->CallVoidMethod(env, jobj, method4);  
30.         LOGD("method4 called");  
31. }  

      写完代码之后，重新编译C代码文件，Refresh和clean一下工程，运行后：

 

      说明native方法callMethod4已经运行成功了。