JNI 和 NDK 编程（一）：JNI 的开发流程

1. JNI 和 NDK 概述

• JNI 即 Java Native Interface Java 本地接口，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 中更加方便地通过 JNI 来访问本地代码
• NDK 还提供了交叉编译器，开发人员只需要简单地修改 mk 文件就可以生产特定 CPU 平台的 so 动态库
• 使用 NDK 的好处：
  • 提高代码的安全性。由于 so 库反编译比较困难，因此 NDK 提高了 Android 程序的安全性
  • 可以很方便地使用目前已有的 C/C++ 开源库
  • 便于平台间的移植。通过 C/C++ 实现的动态库可以很方便地在其他平台上使用
  • 提高程序在某些特性情形下的执行效率，但是并不能明显提升 Android 程序的性能

2. JNI 开发流程概述

1. 在 Java 中声明 native 方法

   // Demo
   
   package com.szy;
   
   import java.lang.System;
   
   public class JniTest {
   
   	static {
   		System.loadLibrary("jni-test"); // 加载 so 库的规范，前缀 lib 和 后缀 .so 是不需要明确指出的
   	}
   	
   	public static void main(String args[]) {
   		JniTest jniTest = new JniTest();
   		System.out.println(jniTest.get());
   		jniTest.set("Hello World");
   	}
   	
   	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 的头文件

   javac com/szy/JniTest.java
   javah com.szy.JniTest

   // 通过 javah 命令会在当前目录下产生一个 com_szy_JniTest.h 的头文件
   
   /* DO NOT EDIT THIS FILE -  it is machine generated */
   #include <jni.h>
   /* Header for class com_szy_JniTest */
   
   #ifndef _Included_com_szy_JniTest
   #define _Included_com_szy_JniTest
   #ifdef __cplusplus
   // 此宏定义的含义：指定 extern "C" 内部的函数采用 C 语言的命名风格来编译
   // 否则当 JNI 采用 C++ 来实现时，由于 C 和 C++ 编译过程中对函数的命名风格不同
   // 这将导致 JNI 在链接时无法根据函数名查找到具体的函数，那么 JNI 调用就无法完成
   extern "C" {
   #endif
   /*
    * Class: com_szy_JniTest
    * Method: get
    * Signature: () Ljava/lang/String;
    */
   JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_szy_JniTest_get
   	(JNIEnv *, jobject);
   	
   /*
    * Class: com_szy_JniTest
    * Method: set
    * Signature: (Ljava/lang/String;)V
    */
   JNIEXPORT void JNICALL Java_com_szy_JniTest_set
   	(JNIEnv *, jobject, jstring);
   
   #ifdef __cplusplus
   }
   #endif
   #endif

   • 函数名的格式：Java_包名_类名_方法名
   • JNIEnv*: 表示一个指向 JNI 环境的指针，可以通过它来访问 JNI 提供的接口方法
   • jobject: 表示 Java 对象中的 this
   • JNIEXPORT 和 JNICALL: 它们是 JNI 中所定义的宏，可以在 jni.h 这个头文件中查找到

3. 实现 JNI 方法

   // test.cpp
   
   #include "com_szy_JniTest.h"
   #include <stdio.h>
   
   JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_szy_JniTest_get(JNIEnv *env, jobject thiz) {
   	printf("invoke get in C++\n");
   	return env->NewStringUTF("Hello from JNI");
   }
   
   JNIEXPORT void JNICALL Java_com_szy_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);
   }

   // test.c
   
   #include "com_szy_JniTest.h"
   #include <stdio.h>
   
   JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_szy_JniTest_get(JNIEnv *env, jobject thiz) {
   	printf("invoke get from C\n");
   	return (*env) -> NewStringUTF(env, "Hello from JNI");
   }
   
   JNIEXPORT void JNICALL Java_com_szy_JniTest_set(JNIEnv *env, jobject thiz, jstring string) {
   	printf("invoke set from C\n");
   	char* str = (char*) (*env) -> GetStringUTFChars(env, string, NULL);
   	printf("%s\n", str);
   	(*env) -> ReleaseStringUTFChars(env, string, str);
   }

4. 编译 so 库并在 Java 中调用

   // 这里采用 gcc 编译 so 库
   C++: gcc -shared -I 本地的 jdk 安装路径/include -fPIC test.cpp -o libjni-test.so
   C: gcc -shared -I 本地的 jdk 安装路径/include -fPIC test.c -o libjni-test.so
   
   // 这里通过 Java 命令执行 Java 程序
   java -Djava.library.path=jni com.szy.JniTest

   // 采用 C++ 产生 so 库，程序运行后产生的日志
   invoke get in C++
   Hello from JNI
   invoke set from C++
   Hello World
   
   // 采用 C 产生 so 库，程序运行后产生的日志
   invoke get from C
   Hello from JNI
   invoke set from C
   Hello World