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JNI 和 NDK 编程

JNI 全称 Java Native Interface，它是为了方便 Java 调用 C、C++ 等本地代码所封装的一层接口。

NDK 是 Android 所提供的一个工具集合，通过 NDK 可以在 Android 中更加方便的用过 JNI 来访问本地代码。此外 NDK 还提供了交叉编译器，只需简单的配置即可生成特定 CPU 平台的动态库。

使用 NDK 的好处：

提高代码的安全性
可以很方便地使用目前已有的 C/C++ 开源库
便于平台间移植
提高程序在某些特定情形下的执行效率

JNI 的开发流程

在 Java 中声明 native 方法。

public class JniTest {

    static {
        System.loadLibrary("jni-test"); // 加载动态库，库文件完整名为 libjni-test.so
    }
    ...
    public native String get();

    public native void set(String str);
}

编译 Java 源文件得到 class 文件，然后通过 javah 命令导出 JNI 头文件。
```
javac ./com/liyu/JniTest.java
javah com.liyu.JniTest
```
在当前目录自动产生一个 com_liyu_JniTest.h 的头文件。
实现 JNI 方法
编译 so 库并在 Java 中调用

NDK 的开发流程

本流程结合书籍和网络资料，当然也可以直接通过 Android Studio 新建 Project 时勾选 Include C++ support ，这时 Android Studio 会自动生成一个 JNI 示例项目。

下载并配置 NDK

创建一个 Android 项目，并声明所需的 native 方法

package com.example.liyu.studytest;

public class JniTest {

    static {
        System.loadLibrary("jni-test");
    }

    public native String get();

    public native void set(String str);

}

右键 app -> New -> Folder -> JNI Folder 创建 jni 目录

通过 javah 命令生成头文件至 jni 目录

javah -d src/main/jni/ -classpath build/intermediates/javac/debug/compileDebugJavaWithJavac/classes/ com.example.liyu.studytest.JniTest

实现所声明的 native 方法

创建 test.cpp 实现头文件中的方法

#include <jni.h>
#include <stdio.h>

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

jstring Java_com_example_liyu_studytest_JniTest_get(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    printf("invoke get in c++/n");
    callJavaMethod(env, thiz);
    return env->NewStringUTF("Hello from JNI in libjni-test.so !");
}

void Java_com_example_liyu_studytest_JniTest_set(JNIEnv *env, jobject thiz, jstring string) {
    printf("invoke set from C++/n");
    char* str = (char*)env->GetStringUTFChars(string,NULL);
    printf("%s/n", str);
    env->ReleaseStringUTFChars(string, str);
}

#ifdef __cplusplus
}
#endif

创建 Application.mk 文件
```
APP_MODULES := jni-test
APP_ABI :=all
```

创建 Android.mk 文件

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE    := jni-test
LOCAL_SRC_FILES := test.cpp

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

切换到 jni 目录下，执行 ndk-build 命令，即可生成对应平台的 so 库。
最后在 app/src/main 中新建一个名为 jniLibs 的目录，将生成的 so 库复制进去即可。（ jniLibs 的目录是 Android Studio 所能识别的默认目录，也可修改）

以上为手动创建的步骤，其实还可以使用 Android Studio 来自动编译产生 so 库，需要修改 build.gradle ：

android {
    ...
    defaultConfig {
        ...
        ndk {
            moduleName "jni-test"
        }
    }

    sourceSets.main {
        jni.srcDirs 'src/main/jni'
    }

}

如果只打包特定平台的 so 库，也需要修改 build.gradle ：

android {
    ...
    defaultConfig {
        ...
        ndk {
            abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a"
        }
    }
}

JNI 的数据类型和类型签名

基本类型

JNI 类型	Java 类型	描述
jbyte	byte	有符号，8 位，整型
jshort	short	有符号，16 位，整型
jint	int	有符号，32 位，整型
jlong	long	有符号，64 位，整型
jfloat	float	32 位，浮点型
jdouble	double	64 位，浮点型
jboolean	boolean	无符号，8 位，整型
jchar	char	无符号，16 位，整型
void	void	无类型

引用类型

JNI 类型	Java 类型	描述
jclass	Class	类
jobject	Object	Java 对象
jstring	String	字符串
jobjectArray	Object[]	对象数组
jbyteArray	byte[]	byte 数组
jshortArray	short[]	short 数组
jintArray	int[]	int 数组
jlongArray	long[]	long 数组
jfloatArray	float[]	float 数组
jdoubleArray	double[]	double 数组
jbooleanArray	boolean[]	boolean 数组
jcharArray	char[]	char 数组
jthrowable	Throwable	Throwable

类型签名

JNI 的类型签名标识了一个特定的 Java 类型，这个类型可以是类、方法或数据类型。

类和对象的签名

采用 L+包名+类名+; 的形式，且将包名中的 . 替换为 / 。

如： java.lang.String 的签名为 Ljava/lang/String;

基本数据类型的签名

Java 类型	签名
byte	B
short	S
int	I
long	J
float	F
double	D
boolean	Z
char	C
void	V

数组的签名

一维数组的签名就是 [+类型签名
如： String[] 的签名为 [Ljava/lang/String; ， byte[] 的签名为 [B
多维数组的签名就是 n个[+类型签名
如： int[][] 的签名为 [[I

方法的签名

方法的签名为： (各参数类型签名) + 返回值类型签名 。

int func1() 的签名为 ()I
void func2(int i) 的签名为 (I)V
boolean func3(int a, double b, String[] c) 的签名为 (ID[Ljava/lang/String;)Z

JNI 调用 Java 方法的流程

JNI 调用 Java 静态方法的流程是先找到类，然后根据方法名找到方法的 id，最后就可以调用这个方法了。调用非静态方法时需要先构造出类的对象后才能调用它。

下面是一个 JNI 调用 Java 静态方法的示例：

void callJavaMethod(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    // 获取 jclass
    jclass clazz = env->GetObjectClass(thiz);
    // 根据类、方法名以及方法签名获取静态方法的 ID
    // 非静态方法的 ID 通过 GetMethodID 获取，参数一致
    jmethodID id = env->GetStaticMethodID(clazz, "methodCalledByJni", "(Ljava/lang/String;)V");
    if (id == NULL) {
        printf("find method methodCalledByJni error!");
    }
    // String 参数需要通过 NewStringUTF 生成 jstring 使用，否则会报错
    jstring msg = env->NewStringUTF("msg send by callJavaMethod in test.cpp.");
    // 非静态方法通过 CallVoidMethod 调用，参数一致
    env->CallStaticVoidMethod(clazz, id, msg);
}

原文 http://liyuyu.cn/2018/12/13/JNIAndNDK/

正文到此结束