Java Native Interface 基于JNI的嵌入式手机软件开发实例

1、通过JNI和c/c++的库组件、其他代码交互

2、java和c不能互通的原因时数据类型问题

Introduction https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jni/spec/intro.html#java_native_interface_overview

This chapter introduces the Java Native Interface (JNI). The JNI is a native programming interface. It allows Java code that runs inside a Java Virtual Machine (VM) to interoperate with applications and libraries written in other programming languages, such as C, C++, and assembly.

The most important benefit of the JNI is that it imposes no restrictions on the implementation of the underlying Java VM. Therefore, Java VM vendors can add support for the JNI without affecting other parts of the VM. Programmers can write one version of a native application or library and expect it to work with all Java VMs supporting the JNI.

This chapter covers the following topics:

Java Native Interface Overview

While you can write applications entirely in Java, there are situations where Java alone does not meet the needs of your application. Programmers use the JNI to write Java native methods to handle those situations when an application cannot be written entirely in Java.

The following examples illustrate when you need to use Java native methods:

The standard Java class library does not support the platform-dependent features needed by the application.
You already have a library written in another language, and wish to make it accessible to Java code through the JNI.
You want to implement a small portion of time-critical code in a lower-level language such as assembly.

By programming through the JNI, you can use native methods to:

Create, inspect, and update Java objects (including arrays and strings).
Call Java methods.
Catch and throw exceptions.
Load classes and obtain class information.
Perform runtime type checking.

You can also use the JNI with the Invocation API to enable an arbitrary native application to embed the Java VM. This allows programmers to easily make their existing applications Java-enabled without having to link with the VM source code.

JNI_百度百科 https://baike.baidu.com/item/JNI/9412164?fr=aladdin

调用问题

编辑

在首次使用JNI的时候有些疑问，后来在使用中一一解决，下面就是这些问题的备忘：

1.java和c是如何互通的？

其实不能互通的原因主要是数据类型的问题，jni解决了这个问题，例如那个c文件中的jstring数据类型就是java传入的String对象，经过jni函数的转化就能成为c的char*。

对应数据类型关系如下表：

Java 类型	本地 C 类型	实际表示的 C 类型（Win32）	说明
boolean	jboolean	unsigned char	无符号，8 位
byte	jbyte	signed char	有符号，8 位
char	jchar	unsigned short	无符号，16 位
short	jshort	short	有符号，16 位
int	jint	long	有符号，32 位
long	jlong	__int64	有符号，64 位
float	jfloat	float	32 位
double	jdouble	double	64 位
void	void	N/A	N/A

JNI 还包含了很多对应于不同 Java 对象的引用类型如下图：

2. 如何将java传入的String参数转换为c的char*，然后使用?

java传入的String参数，在c文件中被jni转换为jstring的数据类型，在c文件中声明char* test，然后test = (char*)(*env)->GetStringUTFChars(env, jstring, NULL);注意：test使用完后，通知虚拟机平台相关代码无需再访问：(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstring, test);

3. 将c中获取的一个char*的buffer传递给java？

这个char*如果是一般的字符串的话，作为string传回去就可以了。如果是含有’\0’的buffer，最好作为bytearray传出，因为可以制定copy的length，如果copy到string，可能到’\0’就截断了。

有两种方式传递得到的数据：

一种是在jni中直接new一个byte数组，然后调用函数(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);将buffer的值copy到bytearray中，函数直接return bytearray就可以了。

一种是return错误号，数据作为参数传出，但是java的基本数据类型是传值，对象是传递的引用，所以将这个需要传出的byte数组用某个类包一下，如下：

class RetObj { public byte[] bytearray; } 这个对象作为函数的参数retobj传出，通过如下函数将retobj中的byte数组赋值便于传出。代码如下：

jclass cls;

jfieldID fid;

jbyteArray bytearray;

bytearray = (*env)->NewByteArray(env,len);

(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);

cls = (*env)->GetObjectClass(env, retobj);

fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "retbytes", "[B"]);

(*env)->SetObjectField(env, retobj, fid, bytearray);

4. 不知道占用多少空间的buffer，如何传递出去呢？

在jni的c文件中new出空间，传递出去。java的数据不初始化，指向传递出去的空间即可。

基于JNI的嵌入式手机软件开发实例下面通过一个实例来描述运用JNI技术在手机上操纵摄像头，捕捉视频并存储图片的过程。

活动状态

图2为捕捉视频并存储图片的活动/状态图

根据图2的活动/状态，具体的对应步骤如下：

①发起该流程。

②发起流程后，建立文件用于存储图片。

③用指针获得分配的缓冲器，用于存储获得的帧。

④将指针压栈(序列化缓冲器)。由于手机的内存较小，为了防止内存泄漏，Symbian操作系统有一个Cleanupstack的要求，即在使用指针时，用PushL把指针压入栈中，使用完后再用Pop弹出栈．如果在中间调用导致崩溃的函数时果真出现了问题，那么Cleanupstack可以通过调用该指针的析构函数回收占用的空间。

⑤操纵摄像头，捕捉视频，并将图像流从摄像头端传到缓冲器。

⑥将摄像头内的图像流存入缓冲器内，并将缓冲器内的流转化为文件流，存为jpg格式的文件，将指向缓冲器的指针弹栈。

⑦在过程⑥中，如果使用完了序列化的缓冲器，则要重新序列化缓冲器，以备后面使用。

⑧当接收到停止视频捕捉的信号后，关闭文件。

⑨流程结束。

视频捕捉

子功能捕捉视频的实现是由操纵摄像头、视频播放(解码器准备)以及建立摄像头和手机之间的连接会话三个活动组成的。其中操纵摄像头是通过调用底层设备的驱动来实现的，需要利用JNI来实现，完成的方法包括准备、建立、删除、销毁摄像头等。视频播放的一系列过程也是通过c++代码来实现的，除了准备、建立、删除、销毁解码器外，还有开始、暂停、停止解码等。建立摄像头和手机之间的连接类似建立客户端和服务器连接，视频流从摄像头传到手机界面是通过多媒体会话来完成的。多媒体会话的建立、关闭、摧毁以及会话建立后的发送、取消、读取数据等也是JNI的应用范畴。