Android中关于JNI 的学习简单的样例，温故而知新

Posted 2020-09-30 liguangsunls

在第零篇文章简单地介绍了JNI编程的模式之后。后面两三篇文章，我们又针对JNI中的一些概念做了一些简单的介绍，也不知道我究竟说的清楚没有。但相信非常多童鞋跟我一样。在刚開始学习一个东西的时候，入门最好的方式就是一个现成的样例来參考，慢慢研究，再学习概念。再回过来研究代码，加深印象，从而開始慢慢掌握。

今天我们就再来做一个小Demo。这个样例会比前面略微复杂一点。可是假设阅读过前面几篇文章的话，理解起来也还是非常easy的。

非常多东西就是这样。未知的时候非常可怕。理解了就非常easy了。

1）我们首先定义一个Java类，里面包括几个native方法，例如以下：

public class ParamTransferTest {

	public static int testval = 1;
	
	public native void changeTestVal();
	
	public native int add(int x, int y);
	
	public native String addTail(String tail);
	
	public native int[] changeArray(int[] arr);
}

2）利用javah工具生成相应的头文件。例如以下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_lms_jni_ParamTransferTest */

#ifndef _Included_com_lms_jni_ParamTransferTest
#define _Included_com_lms_jni_ParamTransferTest
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_lms_jni_ParamTransferTest
 * Method:    changeTestVal
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_lms_jni_ParamTransferTest_changeTestVal
  (JNIEnv *, jobject);

/*
 * Class:     com_lms_jni_ParamTransferTest
 * Method:    add
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_lms_jni_ParamTransferTest_add
  (JNIEnv *, jobject, jint, jint);

/*
 * Class:     com_lms_jni_ParamTransferTest
 * Method:    addTail
 * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_lms_jni_ParamTransferTest_addTail
  (JNIEnv *, jobject, jstring);

/*
 * Class:     com_lms_jni_ParamTransferTest
 * Method:    changeArray
 * Signature: ([I)[I
 */
JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_lms_jni_ParamTransferTest_changeArray
  (JNIEnv *, jobject, jintArray);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

上面就生成了相应的方法，在上面我们能够看到前面文章所介绍过的方法名称以Java开头，方法签名等信息。对吧。

3）编写 C 文件。例如以下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "com_lms_jni_ParamTransferTest.h"
#include <android/log.h>
#include <jni.h>
#include <malloc.h>

#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__)

char* Jstring2CStr(JNIEnv * env, jstring str){
	char * rtn = NULL;

	jclass clsstring = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");//通过FindClass方法获得Java的String类
	jstring strencode = (*env)->NewStringUTF(env, "UTF-8");//调用NewStringUTF方法，获得"UTF-8"字符串，作为编码
	jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, clsstring, "getBytes", "(Ljava/lang/String;)[B");//获取String类的getBytes方法
	jbyteArray barr = (jbyteArray)(*env)->CallObjectMethod(env, str, mid, strencode);//调用String类的getBytes方法

	jsize alen = (*env)->GetArrayLength(env, barr);//获得数组长度
	jbyte* ba = (*env)->GetByteArrayElements(env, barr, JNI_FALSE);//获得数组的首地址。C/C++中数组的首元素就是一个指针
	if(alen > 0){
		rtn = (char*) malloc(alen + 1);
		memcpy(rtn, ba, alen);
		rtn[alen] = 0;
	}//上面这一步是将数组的值拷贝到一个char*的数组中，也就是C/C++的char数组。由于C/C++没有字符串概念,最后以0结尾。
	(*env)->ReleaseByteArrayElements(env, barr, ba, 0);//释放内存
	return rtn;
}

/*
 * Class:     com_lms_jni_ParamTransferTest
 * Method:    changeTestVal
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_lms_jni_ParamTransferTest_changeTestVal
  (JNIEnv * env, jobject obj){
	jclass clazz = (*env)->GetObjectClass(env,obj);//获得obj相应的类。也就是ParamTransferTest
	jint val = (*env)->GetStaticIntField(env, clazz,
						(*env)->GetStaticFieldID(env, clazz,"testval","I"));//获取字段testval的值
	LOGI("before change testval = %d", val);//加入Log信息
	val = val + 1;
	LOGI("after change testval = %d", val);
	(*env)->SetStaticIntField(env, clazz,(*env)->GetStaticFieldID(env, clazz,"testval","I"),val);//设置字段testval的值
}

/*
 * Class:     com_lms_jni_ParamTransferTest
 * Method:    add
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_lms_jni_ParamTransferTest_add
  (JNIEnv * env, jobject obj, jint x, jint y){
	LOGI("x = %d", x);
	LOGI("y = %d", y);
	return x + y;       //返回參数x和y的和
}

/*
 * Class:     com_lms_jni_ParamTransferTest
 * Method:    addTail
 * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_lms_jni_ParamTransferTest_addTail
  (JNIEnv * env, jobject obj, jstring str){

	char* p = Jstring2CStr(env,str);//将Java中的string转化为C/C++中的char数组
	LOGI("str = %s", p);
	char* newStr = " Tail ";
	return (*env)->NewStringUTF(env, strcat(p, newStr));//调用strcat函数连接两个char数组，将通过NewStringUTF返回。
}

/*
 * Class:     com_lms_jni_ParamTransferTest
 * Method:    changeArray
 * Signature: ([I)[I
 */
JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_lms_jni_ParamTransferTest_changeArray
  (JNIEnv * env, jobject obj, jintArray ja){
	int len = (*env)->GetArrayLength(env, ja);/获取数组长度
	LOGI("len = %d", len);
	LOGI("address = %#x", &ja);
	
	jint* arr = (*env)->GetIntArrayElements(env, ja, 0);//将数组中的全部元素存入以jint*为首地址的数组中（数组的首地址就是数组名）

	int i = 0;
	for(;i < len; i++){
		LOGI("arr[%d] = %d", i, *(arr + i));
		*(arr + i) += 10;
	}
    //数组中每一个元素的值加上10return ja;由于GetIntArrayElements的最后一个參数是0,即表明获取的数组是不复制的。即它们操作同一块内存，所以返回哪个数组都是ok的
	return ja;
}

相应这四个方法，在上面都加入了一些凝视。大家看着凝视。自己研究一下逻辑。也就清楚了这几个方法实现的功能是什么，非常easy的。

4）编写Android.mk文件，例如以下：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := com_lms_jni_HwDemo

LOCAL_SRC_FILES := HwDemo.c JniTest.c ParamTransferTest.c

LOCAL_LDLIBS += -llog

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

在这里有一点的注意的是，编译多个文件的时候，要利用反斜杠 "\"来进行换行，区分不同的C/C++文件。

而这里LOCAL_LDLIBS是JNI中运用log所须要加入的动态包。下一篇文章会讲。

5）编写好Android.mk文件之后，就利用ndk-build文件进行编译。文件结构例如以下：

在jni文件夹下执行ndk-build，例如以下：

到这里，关于JNI层的实现就结事了。以下就是Java端的事情。

6）Activity中调用，例如以下：

public class HwDemo extends Activity {

	static {
		System.loadLibrary("com_lms_jni_HwDemo");//载入动态包，名称就是Android.mk中的Module名称。
	}
	
	public native String printHello();	

	@Override
	public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);		
		setContentView(R.layout.main);
		...
		
		TextView tvAdd = (TextView)findViewById(R.id.tvAdd);
		TextView tvString = (TextView)findViewById(R.id.tvString);
		TextView tvArray = (TextView)findViewById(R.id.tvArray);
		
		TextView tvChangeTestVal = (TextView)findViewById(R.id.tvChangeTestVal);		
		ParamTransferTest ptt = new ParamTransferTest();
		//调用changeTestVa()方法
		ptt.changeTestVal();		
		tvChangeTestVal.setText("" + ptt.testval);
		
		//调用add方法
		int sum = ptt.add(1, 2);
		tvAdd.setText(String.valueOf(sum));
		//调用addTail方法
		tvString.setText(ptt.addTail("lms"));
		//调用changeArray方法
		int[] newArr = ptt.changeArray(new int[]{1,2});
		
		StringBuilder sb = new StringBuilder();
		sb.append("[");
		sb.append(newArr[0]).append(",").append(newArr[1]);
		sb.append("]");
		tvArray.setText(sb.toString());
				
	}

}

7）结果显示：

关于假设在Java层调用JNI方法，还有在JNI层调用Java的方法，并操作Java的对象，相信经过这一个样例，再结合前面几篇文章所讲的东西，大家应该可以对JNI的作用和应用有一个比較主要的了解了。

Android中底层框架的实现，尤其是在启动的时候，Native层去载入一个系统核心服务，或者启动Zygote虚拟机的时候，用到了大量的JNI层面的框架。大家假设对JNI熟悉了解了，再去了解这些框架的东西。会有非常大的帮助的。

结束。