Android的NDK开发(1)————Android JNI简介与调用流程

1、JNI简介

JNI全称为Java Native Interface（Java本地调用）。从Java1.1开始，JNI成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码（如C&C++）进行交互。并非从Android发布才引入JNI的概念的。

2、JNI与NDK

        简单来说，Android的NDK提供了一些交叉编译工具链和Android自带的库，这些Android的库可以让开发者在编写本地语言的程序时调用。而NDK提供的交叉编译工具链就对已经编写好的C&C++代码进行编译，生成库。

        当然了，你也可以自己搭建交叉编译环境，而不用NDK的工具和库。然后生成库，只要规范操作，一样可以生成能让JAVA层成功调用的库文件的。

       利用NDK进行编译本地语言可以参考这篇博文：http://blog.csdn.NET/conowen/article/details/7522667

3、JNI  调用流程

         众所周知，Android的应用层的类都是以Java写的，这些Java类编译为Dex文件之后，必须靠Dalvik虚拟机( Virtual Machine)来执行。假如在执行java程序时，需要载入C&C++函数时，Dalvik虚拟机就会去加载C&C++的库，（System.loadLibrary("libName");）让java层能顺利地调用这些本地函数。需要清楚一点，这些C&C++的函数并不是在Dalvik虚拟机中运行的，所以效率和速度要比在Dalvik虚拟机中运行得快很多。

       Dalvik虚拟机成功加载库之后，就会自动地寻找库里面的JNI_OnLoad函数，这个函数用途如下：

(1)告诉Dalvik虚拟机此C库使用哪一个JNI版本。如果你的库里面没有写明JNI_OnLoad()函数，VM会默认该库使用最老的JNI 1.1版本。但是新版的JNI做了很多的扩充，也优化了一些内容，如果需要使用JNI的新版功能，就必须在JNI_OnLoad()函数声明JNI的版本。如

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    result = JNI_VERSION_1_4;  

当没有JNI_OnLoad()函数时，Android调试信息会做出如下提示（No JNI_OnLoad found）

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    04-29 13:53:12.184: D/dalvikvm(361): Trying to load lib /data/data/com.conowen.helloworld/lib/libHelloWorld.so 0x44edea98
    04-29 13:53:12.204: D/dalvikvm(361): Added shared lib /data/data/com.conowen.helloworld/lib/libHelloWorld.so 0x44edea98
    04-29 13:53:12.204: D/dalvikvm(361): No JNI_OnLoad found in /data/data/com.conowen.helloworld/lib/libHelloWorld.so 0x44edea98, skipping init  

(2)因为Dalvik虚拟机加载C库时，第一件事是调用JNI_OnLoad()函数，所以我们可以在JNI_OnLoad()里面进行一些初始化工作，如注册JNI函数等等。注册本地函数，可以加快java层调用本地函数的效率。

另外：与JNI_OnLoad()函数相对应的有JNI_OnUnload()函数，当虚拟机释放该C库时，则会调用JNI_OnUnload()函数来进行善后清除动作。

4、例子（关于jni里面的数据类型转换与常用jni方法下一篇博文介绍）

下面以havlenapetr的FFmpeg工程里面的onLoad.cpp为例详细说一下：
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    //onLoad.cpp文件  

    #define TAG "ffmpeg_onLoad"  

    #include <stdlib.h>
    #include <android/log.h>
    #include "jniUtils.h"  

    extern "C" {  

    extern int register_android_media_FFMpegAVRational(JNIEnv *env);  

    #ifdef BUILD_WITH_CONVERTOR
    extern int register_android_media_FFMpeg(JNIEnv *env);
    #endif  

    extern int register_android_media_FFMpegAVFormatContext(JNIEnv *env);
    extern int register_android_media_FFMpegAVInputFormat(JNIEnv *env);  

    }  

    extern int register_android_media_FFMpegAVCodecContext(JNIEnv *env);
    extern int register_android_media_FFMpegUtils(JNIEnv *env);
    extern int register_android_media_FFMpegAVFrame(JNIEnv *env);  

    #ifdef BUILD_WITH_PLAYER
    extern int register_android_media_FFMpegPlayerAndroid(JNIEnv *env);
    #endif  

    static JavaVM *sVm;  

    /*
     * Throw an exception with the specified class and an optional message.
     */
    int jniThrowException(JNIEnv* env, const char* className, const char* msg) {
        jclass exceptionClass = env->FindClass(className);
        if (exceptionClass == NULL) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,
                    TAG,
                    "Unable to find exception class %s",
                            className);
            return -1;
        }  

        if (env->ThrowNew(exceptionClass, msg) != JNI_OK) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,
                    TAG,
                    "Failed throwing '%s' '%s'",
                    className, msg);
        }
        return 0;
    }  

    JNIEnv* getJNIEnv() {
        JNIEnv* env = NULL;
        if (sVm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,
                                TAG,
                                "Failed to obtain JNIEnv");
            return NULL;
        }
        return env;
    }  

    /*
     * Register native JNI-callable methods.
     *
     * "className" looks like "java/lang/String".
     */
    int jniRegisterNativeMethods(JNIEnv* env,
                                 const char* className,
                                 const JNINativeMethod* gMethods,
                                 int numMethods)
    /*从com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer.cpp文件跳到此，完成最后的注册
     * 向 Dalvik虚拟机(即AndroidRuntime)登记传过来的参数gMethods[]所含的本地函数
     */
    {
        jclass clazz;  

        __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "Registering %s natives\n", className);
        clazz = env->FindClass(className);
        if (clazz == NULL) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "Native registration unable to find class '%s'\n", className);
            return -1;
        }
        if (env->RegisterNatives(clazz, gMethods, numMethods) < 0) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "RegisterNatives failed for '%s'\n", className);
            return -1;
        }
        return 0;
    }
    //Dalvik虚拟机加载C库时，第一件事是调用JNI_OnLoad()函数
    jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {
        JNIEnv* env = NULL;//定义JNI Env
        jint result = JNI_ERR;
        sVm = vm;
        /*JavaVM::GetEnv 原型为 jint (*GetEnv)(JavaVM*, void**, jint);
         * GetEnv()函数返回的  Jni 环境对每个线程来说是不同的，
         *  由于Dalvik虚拟机通常是Multi-threading的。每一个线程调用JNI_OnLoad()时，
         *  所用的JNI Env是不同的，因此我们必须在每次进入函数时都要通过vm->GetEnv重新获取
         *
         */
        //得到JNI Env
        if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "GetEnv failed!");
            return result;
        }  

        __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "loading . . .");  

    /*开始注册
     * 传入参数是JNI env
     * 由于下面有很多class，只以register_android_media_FFMpegPlayerAndroid(env)为例子
     */  

    #ifdef BUILD_WITH_CONVERTOR
        if(register_android_media_FFMpeg(env) != JNI_OK) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpeg");
            goto end;
        }
    #endif  

        if(register_android_media_FFMpegAVFormatContext(env) != JNI_OK) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegAVFormatContext");
            goto end;
        }  

        if(register_android_media_FFMpegAVCodecContext(env) != JNI_OK) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegAVCodecContext");
            goto end;
        }  

        if(register_android_media_FFMpegAVRational(env) != JNI_OK) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegAVRational");
            goto end;
        }  

        if(register_android_media_FFMpegAVInputFormat(env) != JNI_OK) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegAVInputFormat");
            goto end;
        }  

        if(register_android_media_FFMpegUtils(env) != JNI_OK) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegUtils");
            goto end;
        }  

        if(register_android_media_FFMpegAVFrame(env) != JNI_OK) {
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegAVFrame");
            goto end;
        }  

    #ifdef BUILD_WITH_PLAYER
        if(register_android_media_FFMpegPlayerAndroid(env) != JNI_OK) {//跳到----》com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer.cpp文件
            __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegPlayerAndroid");
            goto end;
        }
    #endif  

        __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "loaded");  

        result = JNI_VERSION_1_4;  

    end:
        return result;
    }  

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    //com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer.cpp文件
    /*
     *
     * 由于代码量较大，com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer.cpp开始的一部分省略，只是贴出注册函数的相关部分。
     */
    static const char* const kClassPathName = "com/media/ffmpeg/FFMpegPlayer";
    /*
     * 由于gMethods[]是一个<名称，函数指针>对照表，在程序执行时，
     * 可多次调用registerNativeMethods()函数来更换本地函数的指针，
     * 从而达到弹性调用本地函数的目的。
     */
    static JNINativeMethod gMethods[] = {
        {"setDataSource",       "(Ljava/lang/String;)V",            (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_setDataSource},
        {"_setVideoSurface",    "(Landroid/view/Surface;)V",        (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_setVideoSurface},
        {"prepare",             "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_prepare},
        {"_start",              "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_start},
        {"_stop",               "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_stop},
        {"getVideoWidth",       "()I",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_getVideoWidth},
        {"getVideoHeight",      "()I",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_getVideoHeight},
        {"seekTo",              "(I)V",                             (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_seekTo},
        {"_pause",              "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_pause},
        {"isPlaying",           "()Z",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_isPlaying},
        {"getCurrentPosition",  "()I",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_getCurrentPosition},
        {"getDuration",         "()I",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_getDuration},
        {"_release",            "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_release},
        {"_reset",              "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_reset},
        {"setAudioStreamType",  "(I)V",                             (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_setAudioStreamType},
        {"native_init",         "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_native_init},
        {"native_setup",        "(Ljava/lang/Object;)V",            (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_native_setup},
        {"native_finalize",     "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_native_finalize},
        {"native_suspend_resume", "(Z)I",                           (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_native_suspend_resume},
    };  

    int register_android_media_FFMpegPlayerAndroid(JNIEnv *env) {
        return jniRegisterNativeMethods(env, kClassPathName, gMethods, sizeof(gMethods) / sizeof(gMethods[0]));
        /*跳到OnLoad.cpp文件中的
         * jint jniRegisterNativeMethods(JNIEnv* env,
                                 const char* className,
                                 const JNINativeMethod* gMethods,
                                 int numMethods) 

         */
    }