前言之前写了一篇文章简单的介绍了Android NDK的组件和结构，以及在Android studio中开发NDK，NDK是Android底层的c/c++库，然而要在java中调用c/c++的原生功能，则需要使用JNI来实现。什么是JNIJNI(Java Native Interface)是java本地接口，它主要是为了实现Java调用c、c++等本地代码所封装的一层接口。大家都知道java是跨平台开发语言，它的狂平台特性导致与本地交互的能力不够强大，一些和操作系统相关的特性Java无法完成，所以Java提供了JNI用于和Native代码进行交互。通过JNI，Java可以调用c、c++，相反，c、c++也可以调用Java的相关代码。创建NDK工程开发环境MacAndroid studio：3.3.2新建工程本地的Android studio版本为3.3.2，当你创建项目的时候有一个选项是选择Native C++的模板点击next，配置项目的信息点击next，选择使用哪种C++标准，选择Toolchain Default会使用默认的CMake设置即可。点击finish即可完成工程的创建。工程结构这时候主工程目录下会有cpp文件夹和.externalNativeBuild文件夹。.externalNativeBuild文件夹：用于存放cmake编译好的文件，包括支持的各种硬件等信息，有点类似于build.gradle文件明确Gradle如何编译APP；cpp文件夹：存放C/C++代码文件，native-lib.cpp文件默认生成的；cpp文件夹下有两个文件，一个是native-lib.cpp文件，一个是CMakeLists.txt文件。CMakeLists.txt文件是cmake脚本配置文件，cmake会根据该脚本文件中的指令去编译相关的C/C++源文件，并将编译后产物生成共享库或静态块，然后Gradle将其打包到APK中。CMakeLists.txt的相关配置如下：# 设置构建本地库所需的最小版本的cbuild。cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)# 创建并命名一个库，将其设置为静态# 或者共享，并提供其源代码的相对路径。# 您可以定义多个库，而cbuild为您构建它们。# Gradle自动将共享库与你的APK打包。add_library( native-lib #设置库的名称。即SO文件的名称，生产的so文件为“libnative-lib.so”, 在加载的时候“System.loadLibrary(“native-lib”);” SHARED # 将库设置为共享库。 native-lib.cpp # 提供一个源文件的相对路径 helloJni.cpp # 提供同一个SO文件中的另一个源文件的相对路径 )# 搜索指定的预构建库，并将该路径存储为一个变量。因为cbuild默认包含了搜索路径中的系统库，所以您只需要指定您想要添加的公共NDK库的名称。cbuild在完成构建之前验证这个库是否存在。find_library(log-lib # 设置path变量的名称。 log # 指定NDK库的名称 你想让CMake来定位。 )#指定库的库应该链接到你的目标库。您可以链接多个库，比如在这个构建脚本中定义的库、预构建的第三方库或系统库。target_link_libraries( native-lib # 指定目标库中。与 add_library的库名称一定要相同 ${log-lib} # 将目标库链接到日志库包含在NDK。 )#如果需要生产多个SO文件的话，写法如下add_library( natave-lib # 设置库的名称。另一个so文件的名称 SHARED # 将库设置为共享库。 nataveJni.cpp # 提供一个源文件的相对路径 )target_link_libraries( natave-lib #指定目标库中。与 add_library的库名称一定要相同 ${log-lib} # 将目标库链接到日志库包含在NDK。 ) build.gradle中有CMake的相关配置代码结构java调用c、c++代码分为三个步骤：加载so库编写java函数编写c函数在MainActivity.java，static{}语句中使用了加载so库，此语句在类加载中只执行一次。static { System.loadLibrary(“native-lib”);}然后，编写了原生的函数，函数名中要带有native。public native String stringFromJNI();最后，编写相对应的c函数，注意函数名的构成Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI为Java_加上包名、类型、方法名的下划线连成一起。native-lib.cpp文件#include <jni.h>#include <string>extern “C” JNIEXPORT jstring JNICALLJava_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI( JNIEnv env, jobject / this */) { std::string hello = “Hello from C++”; return env->NewStringUTF(hello.c_str());}这就是一个JNI方法调用示例。虽然Java函数不带参数，但是原生方法却带了两个参数，第一个参数JNIEnv是指向可用JNI函数表的接口指针，第二个参数jobject是Java函数所在类的实例的Java对象引用。JNIEnv接口指针原生代码(c)通过JNIEnv接口指针提供的各种函数来使用虚拟机的功能，JNIEnv是一个指向线程-局部数据的指针，线程-局部数据中包含指向函数表的指针。原生代码是c与原生代码是c++的调用JNI函数的语法不同，在c代码中，JNIEnv是指向JNINativeInterface结构的指针，而在c++代码中，JNIEnv是c++类实例，这两种方式调用函数的方式是不一样的。例如：c代码中：(*env)->NewStringUTF(env,“Hello from JNI”);c++代码中：env->NewStringUTF(“Hello from JNI”);实例方法与静态方法Java程序设计有两类方法，实例方法和静态方法。实例方法与类实例相关，只能在类实例中调用。静态方法不与类死里相关，它们可以在静态上下文中直接调用。在原生代码中可以获取Java类的实例引用和类引用。例如：类实例引用extern “C” JNIEXPORT void JNICALLJava_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI( JNIEnv *env, jobject thiz) {}类引用extern “C” JNIEXPORT void JNICALLJava_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI( JNIEnv *env, jclass clazz) {}从函数中看出来，JNI提供了自己的数据类型从而让原生代码了解Java数据类型。JNI数据类型JNI的数据类型包含两种：基本类型和引用类型。与Java数据类型的对应关系如下：基本数据类型：| JNI类型 | Java类型 || —— | —— | | jboolean | boolean || jbyte | byte | | jchar | char || jshort | short || jint | int || jlong | long || jfloat | float || jdouble | double || void | void |引用类型：| JNI类型 | Java类型 || —— | —— | | jobject | Object || jclass | Class | | jstring | String || jobjectArray | Object[] || jbooleanArray | boolean[] || jbyteArray | char[] || jshortArray | short[] || jintArray | int[] || jlongArray | long[] | | jfloatArray | float[] | | jdoubleArray | double[] | | jthrowable | Throwable |引用数据类型的操作JNI提供了与引用类型密切相关的一组API，这些API通过JNIEnv接口指针提供给原生函数。例如：字符串数组NIO缓冲区字段方法字符串操作JNI把Java字符串当成引用类型处理，提供了Java与c字符串之间相互转换的必要函数，由于Java字符串对象是不可变得，所以JNI不提供修改现有Java字符串内容的函数。创建字符串可以在原生代码中使用NewString函数构建Unicode编码格式的字符串实例，也可以中NewStringUTF函数构建UTF-8编码格式的字符串实例，这些函数以C字符串为参数，并返回一个Java字符串引用类型jstring值。例如:jstring javaStr = (env)->NewStringUTF(env,“Hello”);把Java字符串转换成C字符串为了在原生代码中使用Java字符串，需要将Java字符串转换成C字符串。用GetStringChars函数可以将Unicode格式的Java字符串转换成C字符串，用GetStringUTFChars函数可以将UTF-8格式的Java字符串转换成C字符串。例如：const jbyte strjboolean isCopy;str = (*env)->GetStringUTFChars(env,javaString,&isCopy);释放字符串通过JNI GetStringChars函数和GetStringUTFChars函数获得的C字符串在原生代码中使用完后要释放，否则会引起内存泄漏。JNI提供了ReleaseStringChars函数和ReleaseStringUTFChars函数来释放Unicode编码和UTF-8编码格式的字符串。例如：(*env)->ReleaseStringUTFChars(env,javaString,str);数组操作创建数组用New"Type"Array函数在原生代码中创建数组实例，其中"Type"可以是Int、Char等类型，例如： jintArray javaArray = (env)->NewIntArray(env,10);访问数组元素将数组的代码复制成C数组或者让JNI提供直接指向数组元素的指针方式来访问Java数组元素。对副本的操作Get"Type"ArrayRegion函数将给定的基本Java数组复制到给定的C数组中，例如： jint nativeArray[10]; (env)->GetIntArrayRegion(env,javaArray,0,10,nativeArray);原生代码可以使用和修改数组元素，使用Set"Type"ArrayRegion函数将C数组复制回Java数组中。例如：(env)->SetIntArrayRegion(env,javaArray,0,10,nativeArray);NIO操作JNI提供了在原生代码中使用NIO的函数，与数组操作相比，NIO性能较好，更适合在原生代码和Java应用程序之间传送大量数据。创建直接字节缓冲区unsigned char buffer = (unsigned char) malloc(1024);jobject directBuffer = (env)->NewDirectByteBuffer(env,buffer,1024);注意：原生函数应用通过释放未使用的内存分配以避免内存泄漏。获取直接字节缓冲区unsigned char buffer;buffer = (unsigned char)(*env)->GetDirectBufferAddress(env,directBuffer);访问域Java有两类域：实例域和静态域，这两个的区别就是有没有static声明静态。获取域IDJNI提供了用域ID访问两类域的方法，可以通过给定实例的class对象获取域ID，用GetObjectClass函数来获取class对象。例如：jclass clazz = (*env)->GetObjectClass(env,instance);用GetFieldId函数来获取实例域。jfieldId instanceFieldId = (*env)->GetFieldId(env,clazz,“instanceField”,“Ljava/lang/String”);用GetStaticFieldId获取静态域ID。jfieldID staticFieldId = (*env)->GetStaticFieldID(env,clazz,“staticField”,“Ljava/lang/String”);其中最后一个参数是Java中表示域类型的域描述符，“Ljava/lang/String"表明域类型是String。获取域获得域ID之后可以用Get"Type"Field函数获取实际的实例域。例如：jstring instanceField = (*env)->GetObjectField(env,instance,instanceFieldId);用GetStatic"Type"Field函数获得静态域。例如：jstring staticField = (*env)->GetStaticObjectField(env,clazz,staticFieldId);调用方法与域类似，Java中有两类方法：实例方法和静态方法。获取方法IDJNI提供了用方法ID访问两类方法的途径，可以用给定实例的class对象获取方法ID，用GetMethodID函数获得实例方法的方法ID。例如：jmethodID instanceMethodId = (*env)->GetMethodID(env,clazz,“instanceMethod”,”()Ljava/lang/String;");用GetStaticMethodID函数获得静态域的方法ID，例如：jmethodID staticMethodId=(*env)->GetStaticMethodID(env,clazz,“staticMethod”,"()Ljava/lang/String;");调用方法以方法ID为参数通过Call"Type"Method类函数调用实际的实例方法。例如：jstring instanceMethodResult = (*env)->CallStringMetthod(env,instance,instanceMethodId);用CallStatic"Type"Field类函数调用静态方法，例如：jstring staticMethodResult = (*env)->CallStaticStringMethod(env,clazz,staticMethodId);域和方法描述符在上面获取域ID和方法ID均分别需要域描述符和方法描述符，域描述符和方法描述符可以通过下表Java类型签名映射获取：| Java类型 | 签名|| —— | —— | | Boolean | Z || Byte | B | | Char | C || Short | S || Long | J || Int | I || Float | F || Double | D || void | V || fully-qualified-class | Lfully-qualified-class | | type[] | [type | | method type | (arg-type)ret-type | 类的签名采用"L+包名+类名+;“的形式，将其中的.替换为/即可，比如java.lang.String，它的签名为Ljava/lang/String;数组的签名就是[+类型签名，比如int数组，签名就是[I，多维数组就是[[I。方法的签名为(参数类型签名)+返回值类型签名，例如:boolean fun1(int a,double b,int[] c)，其中参数类型的签名为ID[I，返回值类型的签名为Z，所以这个方法的签名就是(ID[I)Z。
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