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分类: Android平台

2013-08-20 16:11:45

转自:http://jinguo.iteye.com/blog/696185

    今天看到了一篇很好的android JNI的帖子,一直很困惑,现在终于明白了,感谢原作者!出处就是上面地址。

Java Native Interface (JNI)标准是java平台的一部分,它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI 是本地编程接口,它使得在 Java 虚拟机 (VM) 内部运行的 Java 代码能够与用其它编程语言(如 C、C++ 和汇编语言)编写的应用程序和库进行交互操作。

 

1.从如何载入.so档案谈起

    由于Android的应用层的类都是以Java写的,这些Java类编译为Dex型式的Bytecode之后,必须靠Dalvik虚拟机(VM: Virtual Machine)来执行。VM在Android平台里,扮演很重要的角色。

    此外,在执行Java类的过程中,如果Java类需要与C组件沟通时,VM就会去载入C组件,然后让Java的函数顺利地调用到C组件的函数。此时,VM扮演着桥梁的角色,让Java与C组件能通过标准的JNI介面而相互沟通。

    应用层的Java类是在虚拟机(VM: Vitual Machine)上执行的,而C件不是在VM上执行,那么Java程式又如何要求VM去载入(Load)所指定的C组件呢? 可使用下述指令:

     System.loadLibrary(*.so的档案名);

    例如,Android框架里所提供的MediaPlayer.java类,含指令:

     public class MediaPlayer{   

         static {

                   System.loadLibrary("media_jni");

              }

     }

     这要求VM去载入Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案。载入*.so之后,Java类与*.so档案就汇合起来,一起执行了。

 

2.如何撰写*.so的入口函数

    ---- JNI_OnLoad()与JNI_OnUnload()函数的用途

当Android的VM(Virtual Machine)执行到System.loadLibrary()函数时,首先会去执行C组件里的JNI_OnLoad()函数。它的用途有二:

(1)告诉VM此C组件使用那一个JNI版本。如果你的*.so档没有提供JNI_OnLoad()函数,VM会默认该*.so档是使用最老的 JNI 1.1版本。由于新版的JNI做了许多扩充,如果需要使用JNI的新版功能,例如JNI 1.4的java.nio.ByteBuffer,就必须藉由JNI_OnLoad()函数来告知VM。

(2)由于VM执行到System.loadLibrary()函数时,就会立即先呼叫JNI_OnLoad(),所以C组件的开发者可以藉由JNI_OnLoad()来进行C组件内的初期值之设定(Initialization) 。

例如,在Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里,就提供了JNI_OnLoad()函数,其程式码片段为:

//#define LOG_NDEBUG 0

#define LOG_TAG "MediaPlayer-JNI"

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)

{

    JNIEnv* env = NULL;

    jint result = -1;

 

    if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {

        LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");

        goto bail;

    }

 

assert(env != NULL);

 

    if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {

        LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");

        goto bail;

    }

 

    if (register_android_media_MediaRecorder(env) < 0) {

        LOGE("ERROR: MediaRecorder native registration failed\n");

        goto bail;

    }

 

    if (register_android_media_MediaScanner(env) < 0) {

        LOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed\n");

        goto bail;

}

 

    if (register_android_media_MediaMetadataRetriever(env) < 0) {

        LOGE("ERROR: MediaMetadataRetriever native registration failed\n");

        goto bail;

    }

 

    /* success -- return valid version number */

    result = JNI_VERSION_1_4;

bail:

    return result;

}

此函数回传JNI_VERSION_1_4值给VM,于是VM知道了其所使用的JNI版本了。此外,它也做了一些初期的动作(可呼叫任何本地函数),例如指令:

   if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {

        LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");

        goto bail;

    }

就将此组件提供的各个本地函数(Native Function)登记到VM里,以便能加快后续呼叫本地函数的效率。

JNI_OnUnload()函数与JNI_OnLoad()相对应的。在载入C组件时会立即呼叫JNI_OnLoad()来进行组件内的初期动 作;而当VM释放该C组件时,则会呼叫JNI_OnUnload()函数来进行善后清除动作。当VM呼叫JNI_OnLoad()或 JNI_Unload()函数时,都会将VM的指针(Pointer)传递给它们,其参数如下:

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {     }

jint JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved){     }

在JNI_OnLoad()函数里,就透过VM之指标而取得JNIEnv之指标值,并存入env指标变数里,如下述指令:

 

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){

     JNIEnv* env = NULL;

     jint result = -1;

    if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {

          LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");

          goto bail;

    }

}

由于VM通常是多执行绪(Multi-threading)的执行环境。每一个执行绪在呼叫JNI_OnLoad()时,所传递进来的JNIEnv 指标值都是不同的。为了配合这种多执行绪的环境,C组件开发者在撰写本地函数时,可藉由JNIEnv指标值之不同而避免执行绪的资料冲突问题,才能确保所 写的本地函数能安全地在Android的多执行绪VM里安全地执行。基于这个理由,当在呼叫C组件的函数时,都会将JNIEnv指标值传递给它,如下:

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)

{

JNIEnv* env = NULL;

    if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {

   }

}

这JNI_OnLoad()呼叫register_android_media_MediaPlayer(env)函数时,就将env指标值传递过 去。如此,在register_android_media_MediaPlayer()函数就能藉由该指标值而区别不同的执行绪,以便化解资料冲突的问 题。

 例如,在register_android_media_MediaPlayer()函数里,可撰写下述指令:

       if ((*env)->MonitorEnter(env, obj) != JNI_OK) {

       }

查看是否已经有其他执行绪进入此物件,如果没有,此执行绪就进入该物件里执行了。还有,也可撰写下述指令:

       if ((*env)->MonitorExit(env, obj) != JNI_OK) {

        }

查看是否此执行绪正在此物件内执行,如果是,此执行绪就会立即离开。

 

3.registerNativeMethods()函数的用途

应用层级的Java类别透过VM而呼叫到本地函数。一般是仰赖VM去寻找*.so里的本地函数。如果需要连续呼叫很多次,每次都需要寻找一遍,会多 花许多时间。此时,组件开发者可以自行将本地函数向VM进行登记。例如,在Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案 里的代码段如下:

//#define LOG_NDEBUG 0

#define LOG_TAG "MediaPlayer-JNI"

static JNINativeMethod gMethods[] = {

    {"setDataSource",   "(Ljava/lang/String;)V",

    (void *)android_media_MediaPlayer_setDataSource},

    {"setDataSource",    "(Ljava/io/FileDescriptor;JJ)V",

(void *)android_media_MediaPlayer_setDataSourceFD},

    {"prepare",   "()V",     (void *)android_media_MediaPlayer_prepare},

    {"prepareAsync",   "()V",   (void *)android_media_MediaPlayer_prepareAsync},

    {"_start",   "()V",   (void *)android_media_MediaPlayer_start},

    {"_stop",   "()V",    (void *)android_media_MediaPlayer_stop},

    {"getVideoWidth",   "()I",      (void *)android_media_MediaPlayer_getVideoWidth},

    {"getVideoHeight",   "()I",      (void *)android_media_MediaPlayer_getVideoHeight},

    {"seekTo",          "(I)V",      (void *)android_media_MediaPlayer_seekTo},

    {"_pause",          "()V",       (void *)android_media_MediaPlayer_pause},

    {"isPlaying",        "()Z",       (void *)android_media_MediaPlayer_isPlaying},

    {"getCurrentPosition", "()I", (void *)android_media_MediaPlayer_getCurrentPosition},

    {"getDuration",      "()I",     (void *)android_media_MediaPlayer_getDuration},

    {"_release",         "()V",      (void *)android_media_MediaPlayer_release},

    {"_reset",          "()V",        (void *)android_media_MediaPlayer_reset},

    {"setAudioStreamType","(I)V", (void *)android_media_MediaPlayer_setAudioStreamType},

    {"setLooping",      "(Z)V",      (void *)android_media_MediaPlayer_setLooping},

    {"setVolume",      "(FF)V",     (void *)android_media_MediaPlayer_setVolume},

    {"getFrameAt",     "(I)Landroid/graphics/Bitmap;",

         (void *)android_media_MediaPlayer_getFrameAt},

    {"native_setup",    "(Ljava/lang/Object;)V",

           (void *)android_media_MediaPlayer_native_setup},

    {"native_finalize",     "()V",    (void *)android_media_MediaPlayer_native_finalize},

};

 

static int register_android_media_MediaPlayer(JNIEnv *env){

    return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,

                "android/media/MediaPlayer", gMethods, NELEM(gMethods));

}

 

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){

    if (register_android_media_MediaPlayer(env) < 0) {

        LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");

        goto bail;

    }

}

当VM载入libmedia_jni.so档案时,就呼叫JNI_OnLoad()函数。接着,JNI_OnLoad()呼叫 register_android_media_MediaPlayer()函数。此时,就呼叫到 AndroidRuntime::registerNativeMethods()函数,向VM(即AndroidRuntime)登记 gMethods[]表格所含的本地函数了。简而言之,registerNativeMethods()函数的用途有二:

(1)更有效率去找到函数。

(2)可在执行期间进行抽换。由于gMethods[]是一个<名称,函数指针>对照表,在程序执行时,可多次呼叫registerNativeMethods()函数来更换本地函数之指针,而达到弹性抽换本地函数之目的。

 

4.Andoird 中使用了一种不同传统Java JNI的方式来定义其native的函数。其中很重要的区别是Andorid使用了一种Java 和 C 函数的映射表数组,并在其中描述了函数的参数和返回值。这个数组的类型是JNINativeMethod,定义如下:

typedef struct {

const char* name;            /*Java中函数的名字*/         

const char* signature;      /*描述了函数的参数和返回值*/

void* fnPtr;               /*函数指针,指向C函数*/

} JNINativeMethod;

 

其中比较难以理解的是第二个参数,例如

"()V"

"(II)V"

"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"

实际上这些字符是与函数的参数类型一一对应的。

"()" 中的字符表示参数,后面的则代表返回值。例如"()V" 就表示void Func();

"(II)V" 表示 void Func(int, int);

具体的每一个字符的对应关系如下

字符    Java类型      C类型

V     void         void

Z      jboolean     boolean

I       jint         int

J      jlong        long

D      jdouble       double

F      jfloat            float

B       jbyte            byte

C      jchar           char

S      jshort          short

 

数组则以"["开始,用两个字符表示

[I     jintArray      int[]

[F     jfloatArray    float[]

[B     jbyteArray    byte[]

[C    jcharArray       char[]

[S    jshortArray       short[]

[D    jdoubleArray     double[]

[J     jlongArray       long[]

[Z    jbooleanArray     boolean[]

上面的都是基本类型。如果Java函数的参数是class,则以"L"开头,以";"结尾,中间是用"/" 隔开的包及类名。而其对应的C函数名的参数则为jobject. 一个例外是String类,其对应的类为jstring

Ljava/lang/String; String jstring

Ljava/net/Socket; Socket jobject

如果JAVA函数位于一个嵌入类,则用$作为类名间的分隔符。

例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"


Android JNI编程实践

 

一、直接使用java本身jni接口(windows/ubuntu)

1.在Eclipsh中新建一个android应用程序。两个类:一个继承于Activity,UI显示用。另一个包含native方法。编译生成所有类。

jnitest.java文件:

package com.hello.jnitest;

 

import android.app.Activity;

import android.os.Bundle;

 

public class jnitest extends Activity {

    /** Called when the activity is first created. */

    @Override

    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

 

        setContentView(R.layout.main);

 

        Nadd cal = new Nadd();

 

        setTitle("The Native Add Result is " + String.valueOf(cal.nadd(10, 19)));

    }

}

Nadd.java文件:

package com.hello.jnitest;

 

public class Nadd {

 

    static {

        System.loadLibrary ("Nadd");

    }

 

    public native int nadd(int a, int b);

 

}

以上在windows中完成。

2.使用javah命令生成C/C++的.h文件。注意类要包含包名,路径文件夹下要包含所有包中的类,否则会报找不到类的错误。classpath参数指定到包名前一级文件夹,文件夹层次结构要符合java类的组织层次结构。

javah -classpath ../jnitest/bin com.hello.jnitest.Nadd

com_hello_jnitest_Nadd .h文件:

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */

#include

/* Header for class com_hello_jnitest_Nadd */

 

#ifndef _Included_com_hello_jnitest_Nadd

#define _Included_com_hello_jnitest_Nadd

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

/*

* Class:     com_hello_jnitest_Nadd

* Method:    nadd

* Signature: (II)I

*/

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_jnitest_Nadd_nadd

(JNIEnv *, jobject, jint, jint);

 

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif

3.编辑.c文件实现native方法。

com_hello_jnitest_Nadd.c文件:

#include

#include "com_hello_jnitest_Nadd.h"

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_hello_jnitest_Nadd_nadd(JNIEnv * env, jobject c, jint a, jint b)

{

   return (a+b);

}

4.编译.c文件生存动态库。

arm-none-linux-gnueabi-gcc -I/home/a/work/android/jdk1.6.0_17/include -I/home/a/work/android/jdk1.6.0_17/include/linux -fpic -c com_hello_jnitest_Nadd.c

arm-none-linux-gnueabi-ld -T/home/a/CodeSourcery/Sourcery_G++_Lite/arm-none-linux-gnueabi/lib/ldscripts/armelf_linux_eabi.xsc -share -o libNadd.so com_hello_jnitest_Nadd.o

得到libNadd.so文件。

以上在ubuntu中完成。

5.将相应的动态库文件push到avd的system/lib中:adb push libNadd.so /system/lib。若提示Read-only file system错误,运行adb remount命令,即可。

Adb push libNadd.so /system/lib

6.在eclipsh中运行原应用程序即可。

以上在windows中完成。

对于一中生成的so文件也可采用二中的方法编译进apk包中。只需在工程文件夹中建libs\armeabi文件夹(其他文件夹名无效,只建立libs文件夹也无效),然后将so文件拷入,编译工程即可。

二.使用NDK生成本地方法(ubuntu and windows)

1.安装NDK:解压,然后进入NDK解压后的目录,运行build/host-setup.sh(需要Make 3.81和awk)。若有错,修改host-setup.sh文件:将#!/bin/sh修改为#!/bin/bash,再次运行即可。

2.在apps文件夹下建立自己的工程文件夹,然后在该文件夹下建一文件Application.mk和项project文件夹。

Application.mk文件:

APP_PROJECT_PATH := $(call my-dir)/project

APP_MODULES      := myjni

3.在project文件夹下建一jni文件夹,然后新建Android.mk和myjni.c。这里不需要用javah生成相应的.h文件,但函数名要包含相应的完整的包、类名。

4.编辑相应文件内容。

Android.mk文件:

# Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project

#

# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");

# you may not use this file except in compliance with the License.

# You may obtain a copy of the License at

#

#      

#

# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software

# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,

# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.

# See the License for the specific language governing permissions and

# limitations under the License.

#

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

 

include $(CLEAR_VARS)

 

LOCAL_MODULE    := myjni

LOCAL_SRC_FILES := myjni.c

 

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

 

myjni.c文件:

#include

#include

 

jstring

Java_com_hello_NdkTest_NdkTest_stringFromJNI( JNIEnv* env,

                                                  jobject thiz )

{

    return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from My-JNI !");

}

myjni文件组织:

a@ubuntu:~/work/android/ndk-1.6_r1/apps$ tree myjni

myjni

|-- Application.mk

`-- project

    |-- jni

    |   |-- Android.mk

    |   `-- myjni.c

    `-- libs

        `-- armeabi

            `-- libmyjni.so

 

4 directories, 4 files

5.编译:make APP=myjni.

以上内容在ubuntu完成。以下内容在windows中完成。当然也可以在ubuntu中完成。

6.在eclipsh中创建android application。将myjni中自动生成的libs文件夹拷贝到当前工程文件夹中,编译运行即可。

NdkTest.java文件:

package com.hello.NdkTest;

 

import android.app.Activity;

import android.os.Bundle;

import android.widget.TextView;

 

public class NdkTest extends Activity {

    /** Called when the activity is first created. */

    @Override

    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        TextView tv = new TextView(this);

        tv.setText( stringFromJNI() );

       setContentView(tv);

    }

 

    public native String stringFromJNI();

 

    static {

 

        System.loadLibrary("myjni");

    }

}

对于二中生成的so文件也可采用一中的方法push到avd中运行。

 

本篇将介绍在JNI编程中如何传递参数和返回值。

首先要强调的是,native方法不但可以传递Java的基本类型做参数,还可以传递更复杂的类型,比如String,数组,甚至自定义的类。这一切都可以在jni.h中找到答案。

1. Java基本类型的传递

用过Java的人都知道,Java中的基本类型包括boolean,byte,char,short,int,long,float,double 这样几种,如果你用这几种类型做native方法的参数,当你通过javah -jni生成.h文件的时候,只要看一下生成的.h文件,就会一清二楚,这些类型分别对应的类型是 jboolean,jbyte,jchar,jshort,jint,jlong,jfloat,jdouble 。这几种类型几乎都可以当成对应的C++类型来用,所以没什么好说的。

2. String参数的传递

Java的String和C++的string是不能对等起来的,所以处理起来比较麻烦。先看一个例子,

class Prompt {

    // native method that prints a prompt and reads a line

    private native String getLine(String prompt);

    public static void main(String args[]) {

        Prompt p = new Prompt();

        String input = p.getLine("Type a line: ");

         System.out.println("User typed: " + input);

    }

    static {

        System.loadLibrary("Prompt");

    }

}

在这个例子中,我们要实现一个native方法
String getLine(String prompt);
读入一个String参数,返回一个String值。

通过执行javah -jni得到的头文件是这样的

#include

#ifndef _Included_Prompt

#define _Included_Prompt

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

 

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject this, jstring prompt);

 

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif

jstring是JNI中对应于String的类型,但是和基本类型不同的是,jstring不能直接当作C++的string用。如果你用
cout << prompt << endl;
编译器肯定会扔给你一个错误信息的。

其实要处理jstring有很多种方式,这里只讲一种我认为最简单的方式,看下面这个例子,

#include "Prompt.h"

#include

 

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject obj, jstring prompt)

{

    const char* str;

    str = env->GetStringUTFChars(prompt, false);

    if(str == NULL) {

        return NULL; /* OutOfMemoryError already thrown */

    }

    std::cout << str << std::endl;

    env->ReleaseStringUTFChars(prompt, str);

 

    char* tmpstr = "return string succeeded";

    jstring rtstr = env->NewStringUTF(tmpstr);

    return rtstr;

}

在上面的例子中,作为参数的prompt不能直接被C++程序使用,先做了如下转换
str = env->GetStringUTFChars(prompt, false);
将jstring类型变成一个char*类型。

返回的时候,要生成一个jstring类型的对象,也必须通过如下命令,
jstring rtstr = env->NewStringUTF(tmpstr);

这里用到的GetStringUTFChars和NewStringUTF都是JNI提供的处理String类型的函数,还有其他的函数这里就不一一列举了。

3. 数组类型的传递

和String一样,JNI为Java基本类型的数组提供了j*Array类型,比如int[]对应的就是jintArray。来看一个传递int数组的例子,Java程序就不写了,

JNIEXPORT jint JNICALL Java_IntArray_sumArray(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr)

{

    jint *carr;

    carr = env->GetIntArrayElements(arr, false);

    if(carr == NULL) {

        return 0; /* exception occurred */

    }

    jint sum = 0;

    for(int i=0; i<10; i++) {

        sum += carr[i];

    }

    env->ReleaseIntArrayElements(arr, carr, 0);

    return sum;

}

这个例子中的GetIntArrayElements和ReleaseIntArrayElements函数就是JNI提供用于处理int数组的函 数。如果试图用arr[i]的方式去访问jintArray类型,毫无疑问会出错。JNI还提供了另一对函数GetIntArrayRegion和 ReleaseIntArrayRegion访问int数组,就不介绍了,对于其他基本类型的数组,方法类似。

4. 二维数组和String数组

在JNI中,二维数组和String数组都被视为object数组,因为数组和String被视为object。仍然用一个例子来说明,这次是一个二维int数组,作为返回值。

JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_ObjectArrayTest_initInt2DArray(JNIEnv *env, jclass cls, int size)

{

    jobjectArray result;

    jclass intArrCls = env->FindClass("[I");

    result = env->NewObjectArray(size, intArrCls, NULL);

 

    for (int i = 0; i < size; i++) {

        jint tmp[256]; /* make sure it is large enough! */

        jintArray iarr = env->NewIntArray(size);

        for(int j = 0; j < size; j++) {

            tmp[j] = i + j;

        }

        env->SetIntArrayRegion(iarr, 0, size, tmp);

        env->SetObjectArrayElement(result, i, iarr);

        env->DeleteLocalRef(iarr);

    }

    return result;

}

上面代码中的第三行,
jobjectArray result;
因为要返回值,所以需要新建一个jobjectArray对象。

jclass intArrCls = env->FindClass("[I");
是创建一个jclass的引用,因为result的元素是一维int数组的引用,所以intArrCls必须是一维int数组的引用,这一点是如何保证的 呢?注意FindClass的参数"[I",JNI就是通过它来确定引用的类型的,I表示是int类型,[标识是数组。对于其他的类型,都有相应的表示方 法,

Z boolean 
B byte 
C char 
S short 
I int 
J long 
F float 
D double

String是通过“Ljava/lang/String;”表示的,那相应的,String数组就应该是“[Ljava/lang/String;”。

还是回到代码,
result = env->NewObjectArray(size, intArrCls, NULL);
的作用是为result分配空间。

jintArray iarr = env->NewIntArray(size);
是为一维int数组iarr分配空间。

env->SetIntArrayRegion(iarr, 0, size, tmp);
是为iarr赋值。

env->SetObjectArrayElement(result, i, iarr);
是为result的第i个元素赋值。

通过上面这些步骤,我们就创建了一个二维int数组,并赋值完毕,这样就可以做为参数返回了。

如果了解了上面介绍的这些内容,基本上大部分的任务都可以对付了。虽然在操作数组类型,尤其是二维数组和String数组的时候,比起在单独的语言中编程要麻烦,但既然我们享受了跨语言编程的好处,必然要付出一定的代价。

有一点要补充的是,本文所用到的函数调用方式都是针对C++的,如果要在C中使用,所有的env->都要被替换成(*env)->,而 且后面的函数中需要增加一个参数env,具体请看一下jni.h的代码。另外还有些省略的内容,可以参考JNI的文档:Java Native Interface 6.0 Specification,在JDK的文档里就可以找到。如果要进行更深入的JNI编程,需要仔细阅读这个文档。接下来的高级篇,也会讨论更深入的话 题。

 

======================================================

在本篇中,将会涉及关于JNI编程更深入的话题,包括:在native方法中访问Java类的域和方法,将Java中自定义的类作为参数和返回值传递等等。了解这些内容,将会对JNI编程有更深入的理解,写出的程序也更清晰,易用性更好。

1. 在一般的Java类中定义native方法

在前两篇的例子中,都是将native方法放在main方法的Java类中,实际上,完全可以在任何类中定义native方法。这样,对于外部来说,这个类和其他的Java类没有任何区别。

2. 访问Java类的域和方法

native方法虽然是native的,但毕竟是方法,那么就应该同其他方法一样,能够访问类的私有域和方法。实际上,JNI的确可以做到这一点,我们通过几个例子来说明,

public class ClassA {

    String str_ = "abcde";

    int number_;

    public native void nativeMethod();

    private void javaMethod() {

System.out.println("call java method succeeded");

    }

    static {

System.loadLibrary("ClassA");

    }

}

在这个例子中,我们在一个没有main方法的Java类中定义了native方法。我们将演示如何在nativeMethod()中访问域str_,number_和方法javaMethod(),nativeMethod()的C++实现如下,

JNIEXPORT void JNICALL Java_testclass_ClassCallDLL_nativeMethod(JNIEnv *env, jobject obj) {

    // access field

    jclass cls = env->GetObjectClass(obj);

    jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "str_", "Ljava/lang/String;");

    jstring jstr = (jstring)env->GetObjectField(obj, fid);

    const char *str = env->GetStringUTFChars(jstr, false);

    if(std::string(str) == "abcde")

        std::cout << "access field succeeded" << std::endl;

 

    jint i = 2468;

    fid = env->GetFieldID(cls, "number_", "I");

    env->SetIntField(obj, fid, i);

 

    // access method

    jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "javaMethod", "()V");

    env->CallVoidMethod(obj, mid);

}

上面的代码中,通过如下两行代码获得str_的值,
jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "str_", "Ljava/lang/String;");
jstring jstr = (jstring)env->GetObjectField(obj, fid);

第一行代码获得str_的id,在GetFieldID函数的调用中需要指定str_的类型,第二行代码通过str_的id获得它的值,当然我们读到的是一个jstring类型,不能直接显示,需要转化为char*类型。

接下来我们看如何给Java类的域赋值,看下面两行代码,
fid = env->GetFieldID(cls, "number_", "I");
env->SetIntField(obj, fid, i);

第一行代码同前面一样,获得number_的id,第二行我们通过SetIntField函数将i的值赋给number_,其他类似的函数可以参考JDK的文档。

访问javaMethod()的过程同访问域类似,
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "javaMethod", "()V");
env->CallVoidMethod(obj, mid);

需要强调的是,在GetMethodID中,我们需要指定javaMethod方法的类型,域的类型很容易理解,方法的类型如何定义呢,在上面的例子中,我们用的是()V,V表示返回值为空,()表示参数为空。如果是更复杂的函数类型如何表示?看一个例子,
long f (int n, String s, int[] arr);
这个函数的类型符号是(ILjava/lang/String;[I)J,I表示int类型,Ljava/lang/String;表示String类型,[I表示int数组,J表示long。这些都可以在文档中查到。

3. 在native方法中使用用户定义的类

JNI不仅能使用Java的基础类型,还能使用用户定义的类,这样灵活性就大多了。大体上使用自定义的类和使用Java的基础类(比如 String)没有太大的区别,关键的一点是,如果要使用自定义类,首先要能访问类的构造函数,看下面这一段代码,我们在native方法中使用了自定义 的Java类ClassB,

jclass cls = env->FindClass("Ltestclass/ClassB;");

jmethodID id = env->GetMethodID(cls, "", "(D)V");

 

jdouble dd = 0.033;

jvalue args[1];

args[0].d = dd;

jobject obj = env->NewObjectA(cls, id, args);

首先要创建一个自定义类的引用,通过FindClass函数来完成,参数同前面介绍的创建String对象的引用类似,只不过类名称变成自定义类的 名称。然后通过GetMethodID函数获得这个类的构造函数,注意这里方法的名称是"",它表示这是一个构造函数。

jobject obj = env->NewObjectA(cls, id, args);
生成了一个ClassB的对象,args是ClassB的构造函数的参数,它是一个jvalue*类型。

通过以上介绍的三部分内容,native方法已经看起来完全像Java自己的方法了,至少主要功能上齐备了,只是实现上稍麻烦。而了解了这 些,JNI编程的水平也更上一层楼。下面要讨论的话题也是一个重要内容,至少如果没有它,我们的程序只能停留在演示阶段,不具有实用价值。

4. 异常处理

在C++和Java的编程中,异常处理都是一个重要的内容。但是在JNI中,麻烦就来了,native方法是通过C++实现的,如果在native方法中发生了异常,如何传导到Java呢?

JNI提供了实现这种功能的机制。我们可以通过下面这段代码抛出一个Java可以接收的异常,

jclass errCls;

env->ExceptionDescribe();

env->ExceptionClear();

errCls = env->FindClass("java/lang/IllegalArgumentException");

env->ThrowNew(errCls, "thrown from C++ code");

如果要抛出其他类型的异常,替换掉FindClass的参数即可。这样,在Java中就可以接收到native方法中抛出的异常。

至此,JNI编程系列的内容就完全结束了,这些内容都是本人的原创,通过查阅文档和网上的各种文章总结出来的,相信除了JDK的文档外,没有比这更 全面的讲述JNI编程的文章了。当然,限于篇幅,有些地方不可能讲的很细。限于水平,也可能有一些错误。文中所用的代码,都亲自编译执行过。。

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