Android项目中实现native调用

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最近小编在做公司输入法项目中java与native交互部分的测试，先简单学习了java代码调用native代码的实现原理，本次与大家一起分享jni协议，了解java关联C/C++代码的调用原则。

JNI是Java Native Interface的缩写，能够提供API实现Java和Native语言（主要是C/C++）的通信，JNI提供两种方式实现Java对native代码的调用：静态关联和动态关联。

静态关联

静态关联的实现过程是通过经过特定规则命名的jni函数名来遍历java和jni函数之间的关联。具体分三步实现：

1、java代码中声明native函数；

2、通过javah生成native函数的jni形式；

3、在jni代码中实现native函数。

示例如下：

1、实现一段java代码JNIUtils.java：

package com.example.administrator.myapplication;

public class JNIUtils {    
    static{
        System.loadLibrary("native-lib");
    }    
    public static native String sayHiFromJNI();
}

JNIUtils.java代码包名为com.example.administrator.myapplication，声明了native函数名为sayHiFromJNI()。

2、通过javah生成native函数的jni形式

在代码的src/main/java目录下通过terminal端输入命令：javah -d ../jni com.example.administrator.myapplication.JNIUtils。通过Javah命令能够生成java类对应的头文件，命令-d表示生成一个目录，习惯上我们会将jni相关代码存放在java同级目录下的jni文件夹中（../jni），最后的com.example.administrator.myapplication.JNIUtils就是我们的JNIUtils完整类名了。

执行后jni目录下会生成一个com.example.administrator.myapplication.JNIUtils.h文件，如下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_example_administrator_myapplication_JNIUtils */

#ifndef _Included_com_example_administrator_myapplication_JNIUtils
#define _Included_com_example_administrator_myapplication_JNIUtils
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif/*
 * Class:     com_example_administrator_myapplication_JNIUtils
 * Method:    sayHiFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_administrator_myapplication_JNIUtils_sayHiFromJNI
  (JNIEnv *, jclass);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

3、在jni代码中实现native函数

在jni目录中新建cpp文件，命名JNIHi.cpp，在cpp文件中include "com_example_administrator_myapplication_JNIUtils.h"实现native函数的功能即可，在JNIUtils.java文件中我们定义了public static native String sayHiFromJNI();函数，因此在JNIHi.cpp中需要实现具体逻辑。

代码如下：

#include "com_example_administrator_myapplication_JNIUtils.h"

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_administrator_myapplication_JNIUtils_sayHiFromJNI        
        (JNIEnv *env, jclass jclass){    
    return env->NewStringUTF("Hi From JNI!!!");
}

如此便实现了JNIUtils.java代码中对C++代码JNIHi.cpp中函数的调用。

动态关联

静态关联的方法简单易学，但是是不是有人觉得函数名这么长，规范是否太繁琐，那么我们还有更简单的方式：动态关联。

动态方式的主要实现原理是通过RegisterNatives函数把C/C++中的方法映射到Java中。

1、编写java代码JNIUtils.java，与静态关联相同

package com.example.administrator.myapplication;

public class JNIUtils {    
    static{
        System.loadLibrary("native-lib");
    }    
    public static native String sayHiFromJNI();
}

上述函数中我们使用System.loadLibrary("native-lib")方法加载so库的时候，Java虚拟机就会找到JNI_OnLoad函数并调用，该函数前面有三个关键字分别是JNIEXPORT，JNICALL ，jint。其中JNIEXPORT和JNICALL是两个宏定义，用于指定该函数是JNI函数，通过该函数能够实现java与native的动态关联，以代码示例。

2、编写native关联代码JNIHi.cpp

代码示例：

#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include<android/log.h>
#include <stdlib.h>

using namespace std;
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

static const char *className = "com/example/administrator/myapplication/JNIUtils";

JNIEXPORT jstring JNICALL sayHiFromJNI(JNIEnv *env,jobject obj) {    
    return env->NewStringUTF("Hi From JNI!!!");
}

static JNINativeMethod gJni_Methods_table[] = {
        {"sayHiFromJNI", "()Ljava/lang/String;", (void*)sayHiFromJNI},
};

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

    JNIEnv* env = NULL;
    jint result = -1;    
    if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {        
        return result;
    }

    jclass clazz = (env)->FindClass( className);    
    if (clazz == NULL){        
        return -1;
    }    
    
    if ((env)->RegisterNatives(clazz, gJni_Methods_table, sizeof(gJni_Methods_table) / sizeof(gJni_Methods_table[0])) < 0)
    {        
        return -1;
    }    
    
    return JNI_VERSION_1_4;
}

#ifdef __cplusplus
}
#endif

通过代码阅读，我们发现JNI_OnLoad函数的实现主要包含两步：第一、vm->GetEnv()函数获取JNIEnv结构体指针，该指针指向一个函数表，对应JNI函数，我们可以通过这些JNI函数实现JNI编程；第二、RegisterNatives()函数实现native方法的注册，其中主要应用了一个静态变量JNINativeMethod类型的数组，它代表了native方法。JNINativeMethod结构被定义在jni.h中，Java与JNI可以通过该结构建立联系，如此Java虚拟机就可以用相应的函数映射表来调用相应的函数，而不需要通过函数名来查找需要调用的函数了。

小结

简而言之，静态关联：先由Java声明本地方法，然后通过JNI实现方法的定义。动态关联：先通过JNI_OnLoad实现本地方法，然后直接在Java中调用。两种方法各有优缺点，大家根据自己的代码习惯选择合适的方式就好。