JNI详解

JNI简介

JNI全名java native interface,相当于java和C中间的桥梁作用,一种协议.通过JNI就可以让java调用C语言或者C++代码,并且可以让C调用java代码.

如下图所示

 安卓系统的结构图如下:

JNI_C的第一个程序

软件DEV

调用起java字节码,可以创建一个.java文件进行编译生成class文件,配置Class的环境变量,通过system(“java 文件名”)调用,此方法没有用到JNI.(了解) 

JNI_C语言的基本类型

回顾java的8大基本类型:

byte:占用1个字节

short:占用2个字节

int:占用4个字节

char:占用2个字节

float:占用4个字节

double:占用8个字节

boolean:占用1个字节

long:占用8个字节

C语言如下:

 输出为:

JNI_输出函数 

printf("你要输出的内容")

 %d - int

 %ld - long int

 %c - char

 %f - float

 %u - 无符号数

 %hd - 短整型

 %lf - double

 %x - 十六进制输出

 %0 - 八进制输出

 %s - 字符串

 输出结果:

JNI_输入函数 

Scanf(“占位符”,内存地址);

输出结果:

JNI_指针 

输出结果:

指针和指针变量的关系:

指针就是地址,地址就是指针

地址就是内存单元的编号

指针变量是存放地址的变量

指针和指针变量是两个不同的概念

但是要注意:通常我们叙述时会把指针变量简称为指针,但是它们的实际含义不一样

指针里面存放的100, 这个时候讲的指针是一个地址而且是一个具体的地址

指针里面存放的地址,  这个时候指针是一个指针变量是可变的(地址可能指向不同的东西)

为什么要用指针?

指针可以直接访问硬件比如显卡的绘图

(很多驱动居于C开发的原因就是C可以直接驱动硬件)

快速传递数据,指针表示地址

返回一个以上的值(返回一个数组或者结构体的指针)

表示复杂的数据结构(结构体)

方便处理字符串

指针有助于理解面向对象

*的三种含义

数学运算符:3*5

定义指针变量:int* p;

指针运算符(取值):*p(取p的地址在内存中的值)

 JNI_C互换两个数字

传统方法:

输出结果:

传送过去之后地址不相同导致了数值没有变化

正确方法如下:

输出结果如下成功转换值:

 JNI_函数返回一个以上的值

输出结果:

在main方法里面直接调用了close并没有返回值,但是返回了两个值,这两个值进行了改变,原因就是指针

通过被调函数修改主调函数普通变量的值

1. 实参必须是普通变量的地址
2. 形参必须是指针变量
3. 被调函数中通过 *形参名的方式修改主调函数相关变量的值

JNI_多级指针

 输出结果:

解析: *p是存放地址对应的值.那么*address = &address3 也就是address3地址对应的值

**address4 就是 &&address3就是address3地址对应的值,也就是&address2

***address4就是&address1  ****address4就是 &i也就是100;    

JNI_数组

输出结果为:

*iArray + 0 :数组是一个连续的内存空间,内存空间就是地址.加上下一个下标就跳到了下一个

*(iArray + 0):加上坐标再去取相当于根据下标进行取值,这种是正规的做法

&iArray:数组的地址和数组的首地址相同

&iArray再数组中等同于iArray

JNI_输入数组

输出结果:

 JNI_静态内存分配

 输出结果:

 解析:静态内存是程序编译后系统(栈)分配的,由系统自动释放, 所以当第一个执行完之后对func()进行回收再去进行取值没了.

JNI_动态内存分配

 输出结果:

解析:temp = malloc(sizeif(int))返回的是一个长度为4的内存地址,相当于在堆区里面又申请了一块内存空间,存放的就是i的内存地址.当执行完func()后,fun()被回收,但是申请的还在,所以怎么取值都不会变.但是造成了资源没有回收.可以通过free(temp)回收掉手动申请的temp内存空间.

动态内存和静态内存

静态内存是程序编译执行后系统自动分配,由系统自动释放,静态内存是栈分配的

动态内存是开发者手动分配的,是堆分配的

1. 从静态内存分配.内存在程序编译的时候已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在.例如全局变量,static变量,
2. 从栈上创建.在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放.栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限
3. 从堆上分配,也称为动态 内存分配.程序运行时候用malloc或new申请任意多的内存,程序员自己负责在何时用free和delete进行释放.动态分配的生存期间由我们决定,使用非常灵活但是问题也多.

JNI_动态创建数组

输出结果:

 解析:maclloc()动态分配内存空间,realloc是重新分配空间

JNI_函数指针

 输出结果:

JNI_C联合体

 输出结果:

 JNI_枚举

 输出结果:

JNI_结构体

别名:typeof

 输出结果:

 一般函数名特别长使用别名代替,这种情况下才会使用.平时使用较少

结构体

 输出结果:

 JNI_结构体指针

 输出结果

 JNI_Android Studio下的NDK环境配置

1. 解压NDK的zip安装包到非中文目录
2. 配置path:解压后的NDK根目录,复制解压后的根目录到环境变量下面的path中加入,然后执行ndk-build提示如下则配置成功

 JNI_快速开发

1. 创建一个project,首先写JAVA代码,如下

2.创建JNI.java调用C的代码

3.在JAVA同级目录下创建jni目录

 

4.在jni目录下面写.C文件

注:String类型的返回值就是jstring其他的如下所示,后面的是包名类名前面加上Java,NewStringUTF可在jni.h(就在下载的ndk中)文件中查询:

5.在项目目录(main)下面执行ndk-build,提示如下.发现需要创建Android.mk

 

6.在jni目录下面创建Android.mk如下图所示

7.再次执行ndk-build生成.so文件如下所示,目录有指向

 

8.查看生成的.so文件,前面带lib是正确的,之后引用.so文件进行JAVA调用C(要注意System引包是long)

9.提示dlopen failed: library "libhello.so" not found 没有找到这个.so文件,在build.gradle里面进行配置如下(与buildtypes同级):

 最终输出结果:

头信息可以简便生成.进入app/src/main目录下,执行:

javah -d jni -classpath ./java com.example.jnijianbian.MainActivity

如下,之后在android studio项目的jni目录下就能看见.h的头文件

 

 .mk文件信息如下

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := hello
LOCAL_SRC_FILES := hello.c
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

 .gradle信息如下:

    sourceSets{
        main{
            jniLibs.srcDirs = ['src/main/libs','libs']
        }
    }

 JNI_开发中常见错误

一 本地方法没有找到

1.当java调用C的native方法名中有_,那么在C实现中也会有_就会很迷惑,不清楚是方法名还是类名

当重新执行ndk-build后,运行程序崩溃,提示Native method not found

解决:在C函数名里面前面加个1 比如 say_hello -> say_1hello,当然特多别的1时候可以通过javah生成方法名,自动生成一个名字.如果jdk1.7以上到项目的src目录下面运行javah  javah要生成C函数名字的java全路径(就是native方法的全路径)

2.忘记写System.loadLibrary()  可以通过静态代码块加载.so文件

二 找lib的时候(.so文件)返回null

1..so文件名字写错 lib前缀去掉, .so后缀去掉 剩下的就是要加载文件的名字

2.当前的.so文件不被cpu平台支持,需要通过在jni目录下添加Application.mk来指定编译后.so文件支持的cpu平台   例如 APP_ABI := armeabi x86

JNI_JAVA传递给C String类型数据

当执行javah -d jni -classpath ./java com.example.intdatasend.MainActivity时候会提示如下:

 解决办法:AndroidStudio右下角选择编码格式为GBK编码如下所示(或者用notepad++改变编码为ANSI)

C语言中是没有String类型的,所以需要char类型进行接收转换如下方法:

char* _JString2CStr(JNIEnv* env, jstring jstr) {
	 char* rtn = NULL;
	 jclass clsstring = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");
	 jstring strencode = (*env)->NewStringUTF(env,"GB2312");
	 jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, clsstring, "getBytes", "(Ljava/lang/String;)[B");
	 jbyteArray barr = (jbyteArray)(*env)->CallObjectMethod(env, jstr, mid, strencode); // String .getByte("GB2312");
	 jsize alen = (*env)->GetArrayLength(env, barr);
	 jbyte* ba = (*env)->GetByteArrayElements(env, barr, JNI_FALSE);
	 if(alen > 0) {
		rtn = (char*)malloc(alen+1); //"\0"
		memcpy(rtn, ba, alen);
		rtn[alen]=0;
	 }
	 (*env)->ReleaseByteArrayElements(env, barr, ba,0);
	 return rtn;
}

 之后进行返回

JNI_java传递int类型数组数据给C

java中定义如下:

                int[] arr = new int[]{1, 2, 3};
                int result[] = getIntArray(arr);
                for (int i : result) {
                    System.out.println("i =" + i);
                }
 
    public native int[] getIntArray(int[] arr);

//C返回如下    
JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_example_intdatasend_MainActivity_getIntArray
      (JNIEnv * env, jobject thiz, jintArray jarr){
      //获取数组的长度
      int length = (*env)->GetArrayLength(env,jarr);
      //获取数组首地址
      int* p = (*env)->GetIntArrayElements(env,jarr,0);
      int i;
      for(i = 0; i<length;i++){
      *(p+i) +=10;
      }
      //将C数组中的元素拷贝到Java数组中
      (*env)->SetIntArrayRegion(env,jarr,0,length,p);
      return jarr;
      }

输出结果:

JNI_向控制台输出日志

首先在jni目录下面的Android.mk添加一句

LOCAL_LDLIBS += -llog

之后再C的头文件添加如下

#include <android/log.h>
#define LOG_TAG "memorytester"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

再执行ndk-build就可以打印日志了,调用方法如下:

LOGD("length=%d",length);

输出结果:

JNI_反射回调JAVA方法

首先回顾Java的反射调用如下:

 JNI的调用:

首先定义Java调用C的方法以及C回调的方法如下:

 
public class JNI {
    public void helloFromJava() {
        System.out.println("我来自java");
    }
 
    public int add(int x, int y) {
        return x + y;
    }
 
    public void printString(String s) {
        System.out.println(s);
    }
 
    public native void callBackVoid();
 
    public native void callBackInt();
 
    public native void callBackString();
}

方法签名的生成:

编译后cd到如下目录

 执行javap -s com/example/intdatasend/JNI (想声明方法签名的全类名)如下:

 之后在JNI目录下创建Android.mk进行编写,在grade里面设置路径,通过命令生成方法名,之后C代码实现如下

#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <android/log.h>
#define LOG_TAG "memorytester"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
 
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_intdatasend_JNI_callBackVoid
  (JNIEnv * env, jobject thiz){
  //1.找到字节码
  jclass clazz = (*env)->FindClass(env,"com/example/intdatasend/JNI");
  //2.找到方法 ()V方法签名 void方法
  jmethodID methodID = (*env)->GetMethodID(env,clazz,"helloFromJava","()V");
  //3.创建对象(可选)
  //4.通过对象调用方法
  (*env)->CallVoidMethod(env,thiz,methodID);
  }
 
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_intdatasend_JNI_callBackInt
  (JNIEnv * env, jobject thiz){
    //1.找到字节码
    jclass clazz = (*env)->FindClass(env,"com/example/intdatasend/JNI");
    //2.找到方法 (II)I表示两个int类型参数并且返回int
    jmethodID methodID = (*env)->GetMethodID(env,clazz,"add","(II)I");
    //4.通过对象调用方法
    int result = (*env)->CallIntMethod(env,thiz,methodID,3,4);
    LOGD("result=%d",result);
  }
 
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_intdatasend_JNI_callBackString
  (JNIEnv * env, jobject thiz){
      //1.找到字节码
      jclass clazz = (*env)->FindClass(env,"com/example/intdatasend/JNI");
      //2.找到方法 (II)I表示两个int类型参数并且返回int
      jmethodID methodID = (*env)->GetMethodID(env,clazz,"printString","(Ljava/lang/String;)V");
      //4.通过对象调用方法
      jstring jstr = (*env)->NewStringUTF(env,"hello");
      (*env)->CallVoidMethod(env,thiz,methodID,jstr);
  }

输出结果: