NDK开发系列(一)——JNI

最近会整理Android下NDK开发的一系列文章,从最基础的开始,由于本人水平有限,本系列文章为自己的总结,有什么错误的地方欢迎指正,另外,讲的也不会很深入,属于入门级别。

什么是JNI?

JNI是java native interface的缩写,意思是java本地接口。是java和C/C++相互调用的桥梁,JNI属于java的范畴,是JDK的一部分。Android基于java,当然 JNI也适用于Android,那什么是NDK呢?NDK是Android的本地开发工具包,在JNI的基础上,扩展了一些Android平台的API,还有一些C/C++编译工具,具体都放在SDK的ndk-build下面。

问什么要用JNI
  • 提高性能
  • 为了安全考虑

首先,在写学JNI之前要学C/C++,我也写了一系列文章,可以查看。这里讲的是在eclipse的java工程下使用JNI,打好基础。

第一个hello world
  • 编写native方法
    要从java方法调用C/C++层,java申明的方法必须是native的。
package com.xc;

public class JNITest {

    public static void main(String[] args) {
    
    }   

    public native static String getStringFromC();
}

这里定义了一个native方法getStringFromC()视图从c层返回一个字符串

  • 生成native方法对应的头文件
    eclipse 环境下 cd 到你当前工程目录下的bin文件,里面有编译好的class文件。执行命令:

javah xxx.xxx.xxx.JniTest

必须是完成包名+类名
比如我的上述代码中的工程:

javah com.xc.JniTest

然后在bin目录下面会生成与一个头文件。


image.png

注意:这里的java类名一定要命名规范,否则会出现.h方法没有一个方法定义。打开头文件看下里面的内容:

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

#ifndef _Included_com_xc_JniTest
#define _Included_com_xc_JniTest
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_xc_JniTest
 * Method:    getStringFromC
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_xc_JniTest_getStringFromC
  (JNIEnv *, jclass);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

关键代码:

#include <jni.h>
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_xc_JniTest_getStringFromC
  (JNIEnv *, jclass); 

定义的头文件,需要引入<jni.h>,这个头文件是JDK提供,对应的jni.c也是在JDK中实现,我们需要jni.h中定义的方法需要把头文件考到VS工程下面,我的jni.h路径:

C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\include

由于jni.h中引入了jni_md.h,也需要把jni_md.h进行拷贝。
说下头文件里面的方法,方法名需要严格按照一定格式拼接,在java native方法调用的时候会去寻找对应的c的方法。
那么我们怎么写C代码然后打包给eclipse工程用呢?我是用的VS写的,由于在windows环境下,动态库为dll后缀,在Android、linux和macOS都是.a。
在配置好VS环境之后,新建一个空的工程(这里的环境等等步骤省略)


image.png

建了一个a.c用来实现Java_com_xc_JniTest_getStringFromC方法:

#include "com_xc_JNITest.h"

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_xc_JniTest_getStringFromC
(JNIEnv *env, jclass jcls) {

    return (*env)->NewStringUTF(env,"hello world");
};

代码中JNIEnv 在c是一个二级指正,在c++中是一个一级指针,jstring为JNI的一个类型,返回java中的字符串,在C中要转为jstring需要用到NewStringUTF方法。
然后在工程中生成dll动态链接库:


image.png

image.png

在工程中就可以找到这个动态库了


image.png
  • 将.dll拷贝到eclipse工程中:


    image.png

    然后加载动态库:

public class JniTest {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getStringFromC());
    }
    
    public native static String getStringFromC();

    
    static {
        System.loadLibrary("Project1");
    }
}

需要把dll动态库配置到环境变量,然后重启eclipse就可以运行了

总结一下:
总的流程


image.png
  • 在Java层编写native方法,并且把c/c++动态库加载到虚拟机中
  • javah命令建立一个对应的头文件。
  • 编写c/c++代码,实现头文件中的方法,在这期间要用到jni.h里面申明的代码,我们需要拷贝到工程中,jni的具体实现我们不用管,在JVM的JNI层。
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