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：

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

JNI 的开发流程

1. 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);
   }
   

2. 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。

3. 实现 JNI 方法
4. 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。

1. 下载并配置 NDK

2. 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);
   
   }
   

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

4. 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
   

5. 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)
     

6. 切换到 jni 目录下，执行 ndk-build 命令，即可生成对应平台的 so 库。

7. 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

引用类型

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

数组的签名

1. 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

2. 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);
}