Android P系统中的JNI调用解析

红太狼 2022-02-04 00:55 865阅读 0赞

本文讲解android p系统中的JAVA层使用Jni调用C++ Libraries层的方法；并且新增自己的so库和自己的Jni调用代码，以便熟悉安卓系统中的Jni调用方法。

Android P系统中的Jni通过动态注册的方式，请参考Jni基础方法解析：  
[https://blog.csdn.net/Sunxiaolin2016/article/details/89918581][https_blog.csdn.net_Sunxiaolin2016_article_details_89918581]

# 安卓原生代码解析 #

使用音频架构中的AudioTrack为例，AudioTrack是framework层供上层应用创建AudioTrack的接口API，以便上层应用App使用AudioTrack进行播放某种音频，使用AudioTrack向下层调用的过程：

##### 1.framework层java代码 #####

代码路径：/frameworks/base/media/java/android/media/AudioTrack.java

创建AudioTrack对象，执行构造函数，主要是传递播放音频的一些参数，并且向C++ Libraries层创建一个AudioTrack对象。从下面代码中可以看到，**native\_setup**()就是调用了Jni接口，从而调用到C++ Libraries层，我们往下看**native\_setup**的定义。

private AudioTrack(AudioAttributes attributes, AudioFormat format, int bufferSizeInBytes,
                int mode, int sessionId, boolean offload) throws IllegalArgumentException { 
        super(attributes, AudioPlaybackConfiguration.PLAYER_TYPE_JAM_AUDIOTRACK);
    	
    	//省略一部分代码
    	...
    
        /* native层初始化 * 这里调用了jni代码，/frameworks/base/core/jni/android_media_AudioTrack.cpp中android_media_AudioTrack_setup()函数 * 最终将调用Audio Library层，frameworks/av/media/libaudioclient/AudioTrack.cpp,创建native AudioTrack object * 在Audio Library层，将执行lpTrack->set(...)函数，后面将详细讲解set()函数 */
        // native initialization
        int initResult = native_setup(new WeakReference<AudioTrack>(this), mAttributes,
                sampleRate, mChannelMask, mChannelIndexMask, mAudioFormat,
                mNativeBufferSizeInBytes, mDataLoadMode, session, 0 /*nativeTrackInJavaObj*/,
                offload);
        if (initResult != SUCCESS) { 
            loge("Error code "+initResult+" when initializing AudioTrack.");
            return; // with mState == STATE_UNINITIALIZED
        }
    
    	//省略一部分代码
       	...
    }

可以看到AudioTrack.java中定义了一些native 接口：

private native final int native_setup(...);
        private native final void native_finalize();
        public native final void native_release();
        private native final void native_start();

##### 2.framework层jni代码 #####

代码路径：/frameworks/base/core/jni/android\_media\_AudioTrack.cpp

android\_media\_AudioTrack.cpp中采用动态注册方式注册Jni接口。

android\_media\_AudioTrack.cpp就是AudioTrack的Jni文件，该Jni文件添加在\\frameworks\\base\\core\\jni\\Android.bp文件中进行编译，该部分Jni编译成libandroid\_runtime.so文件，同时，我们可以看到Android.bp中导入了libaudioclient.so这个库，这个库就是实现AudioTrack的C++层代码。

android\_media\_AudioTrack.cpp定义了JNI的数据结构，JNINativeMethod是一个Java和 C++函数的映射表数组，并在其中描述了函数的参数和返回值；

static const JNINativeMethod gMethods[] = { 
        // name, signature, funcPtr
        { "native_start",         "()V",      (void *)android_media_AudioTrack_start},
        { "native_stop",          "()V",      (void *)android_media_AudioTrack_stop},
        { "native_pause",         "()V",      (void *)android_media_AudioTrack_pause},
        { "native_flush",         "()V",      (void *)android_media_AudioTrack_flush},
        { "native_setup",     "(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;[IIIIII[IJZ)I", (void *)android_media_AudioTrack_setup},
        { "native_finalize",      "()V",      (void *)android_media_AudioTrack_finalize},
    
    	//省略一部分代码
    	//...
    }

我们可以看到**native\_setup**方法所映射的C++方法是android\_media\_AudioTrack\_setup方法。

接下来我们看android\_media\_AudioTrack\_setup方法的实现：

//包含了libaudioclient.so中的头文件  
\#include <media/AudioTrack.h>

static jintandroid_media_AudioTrack_setup(){ 
    	//省略一部分代码
    	//...
    	
    	// C++层代码，创建了一个AudioTrack对象，并返回lpTrack，lpTrack可以去设置音频参数和注册回调函数
        // create the native AudioTrack object
        lpTrack = new AudioTrack();
        
    	//省略一部分代码
    	//...
    }

##### 3.C++ Libraries层代码 #####

代码路径：frameworks/av/media/libaudioclient/AudioTrack.cpp

在Jni的Android.bp中，我们看到编译包含了引入libaudioclient.so这个库，Jni直接可以调用AudioTrack.cpp中的函数。

lpTrack = new AudioTrack();中的AudioTrack就是libaudioclient.so中的对象。

# 新增自己的JNI调用 #

上一章节讲到的是Android 9.0系统中的Jni调用，依赖于写好的libandroid\_runtime.so库和C++[层libaudioclient.so][libaudioclient.so]，但是实际开发项目中，有可能需要些我们自己的so库和提供给上层的Jni接口。下面主要讲解我们自己新增加的Jni调用。

上一章节我们从Java --> Jni --> C++的流程进行分析的，我们新增JNI的时候，我们采用C++ --> Jni --> Java 的方式进行讲解。

##### 1.C++ Libraries库代码编写 #####

首先我们在\\framework\\目录下新建一个文件夹jnidemo，并在jnidemo下新建一个AdCamera.cpp的C++文件。

根据名字可以看出AdCamera.cpp中是一些关于Camera摄像头的一些操作，我们增加一些实现方法。  
AdCamera.cpp代码：

#define LOG_TAG "AdCamera"
    #define LOG_NDEBUG 0
    
    #include "AdCamera.h"
    #include <utils/Log.h>
    
    // ----------------------------------------------------------------------------
    using namespace android;
    //构造函数
    AdCamera::AdCamera(){ 
    	ALOGI("AdCamera");
    }
    
    //构造函数
    AdCamera::AdCamera(int32_t id, int32_t facing, int32_t orientation, char *path)
        : mId(id)
    { 
    	ALOGI("%s:AdCamera,mId=%d: new camera device", __func__, mId);
    	ALOGI("%s:AdCamera,facing=%d: new camera device", __func__, facing);
    	ALOGI("%s:AdCamera,orientation=%d: new camera device", __func__, orientation);
    	strncpy(mDevPath, path, CAMAERA_FILENAME_LENGTH);
        mDevPath[CAMAERA_FILENAME_LENGTH-1] = 0;
    }
    //析构函数
    AdCamera::~AdCamera()
    { 
    	ALOGI("%s:%d: destroy camera device", __func__, mId);
    }
    
    //供上层应用打开的接口
    int32_t AdCamera::openDev()
    { 
        ALOGI("%s:%d: Opening camera device", __func__, mId);
        return 0;
    }

AdCamera.h代码：

#ifndef _ADCAMERA_H_
    #define _ADCAMERA_H_
    
    #include <inttypes.h>
    #include <string.h>
    
    #define CAMAERA_FILENAME_LENGTH 256
    namespace android { 
    	class AdCamera 
    	{ 
    	public:
    		AdCamera();
    	    AdCamera(int32_t id, int32_t facing, int32_t orientation, char* path);
    	    ~AdCamera();
    		int32_t openDev();
    	private:
    		char mDevPath[CAMAERA_FILENAME_LENGTH];
    		// Identifier used by framework to distinguish cameras
    	    int32_t mId;
    	};
    }; // namespace android
    #endif // ADCAMERA_H_

接下来我需要编写Android.bp文件，Android.bp编译文件如下：

cc_library_headers { 
    	name: "libAdCamera_headers",
    	vendor_available: true,
        header_libs: [
            "libbase_headers",
        ],
        export_header_lib_headers: [
            "libbase_headers",
        ],
    }
    
    cc_library_shared { 
        name: "libAdCamera",
    
    	srcs: [
    		"AdCamera.cpp",
    	],
    
        shared_libs: [
            "liblog",
    	],
    
        header_libs: ["libAdCamera_headers"],
        export_header_lib_headers: ["libAdCamera_headers"],
    }

这样在\\framework\\jnidemo\\下面进行mm编译，就可以编译生成libAdCamera.so文件。

##### 2.framework层JNI接口的增加 #####

Jni接口增加在/frameworks/base/core/jni目录下，新增：  
\\frameworks\\base\\core\\jni\\android\_media\_AdCamera.cpp  
\\frameworks\\base\\core\\jni\\android\_media\_AdCamera.h

android\_media\_AdCamera.cpp代码如下：

#include "android_media_AdCamera.h"
    
    #define LOG_TAG "AdCamera"
    #define LOG_NDEBUG 0
    #include <nativehelper/JNIHelp.h>
    #include <nativehelper/JniConstants.h>
    #include "core_jni_helpers.h"
    #include <utils/Log.h>
    #include <AdCamera.h>
    
    // ----------------------------------------------------------------------------
    using namespace android;
    
    //Jni动态注册
    //上层Java调用Class路径
    static const char* const kClassPathName = "android/media/AdCamera";
    
    // ----------------------------------------------------------------------------
    static void android_jnidemo_AdCamera_openDev(JNIEnv *env, jobject thiz)
    { 
    	ALOGI("android_jnidemo_AdCamera_openDev");
    	
    	char* path= (char*)"/dev/video0";
    	
    	AdCamera *lpAdCamera = new AdCamera(0,0,0,path);
    	lpAdCamera->openDev();
    	//openDev();
    }
    
    // ----------------------------------------------------------------------------
    // Jni动态注册
    static const JNINativeMethod gMethods[] = { 
        // name, signature, funcPtr
        { "native_open_dev",         "()V",      (void *)android_jnidemo_AdCamera_openDev},
    };
    
    // ----------------------------------------------------------------------------
    // Jni动态注册
    // 需要在AndroidRuntime.cpp中加入REG_JNI(register_android_jnidemo_AdCamera)，进行初始化
    // AndroidRuntime.cpp中加入extern int register_android_jnidemo_AdCamera(JNIEnv *env);
    int register_android_jnidemo_AdCamera(JNIEnv *env)
    { 
    	// must be first
        int res = RegisterMethodsOrDie(env, kClassPathName, gMethods, NELEM(gMethods));
        
        // get jclass
        //jclass adCameraClass = FindClassOrDie(env, kClassPathName);
        
        ALOGI("register_android_jnidemo_AdCamera");
        
        return res;
    }

android\_media\_AdCamera.h代码如下：

#ifndef ANDROID_JNIDEMO_ADCAMERA_H
    #define ANDROID_JNIDEMO_ADCAMERA_H
    
    #include "jni.h"
    #include <utils/StrongPointer.h>
    
    namespace android { 
    
    	class AdCamera;
    	
    }; // namespace android
    #endif // ANDROID_JNIDEMO_ADCAMERA_H

这部分的代码是加载libandroid\_runtime.so库中的，并没有新建自己的Jni的so库。所以一部分Jni动态注册是在AndroidRuntime.cpp中完成的。注册函数register\_android\_jnidemo\_AdCamera()也是在AndroidRuntime.cpp中完成的。

\\frameworks\\base\\core\\jni\\Android.bp中加入文件android\_media\_AudioTrack.cpp，编译生成最新的libandroid\_runtime.so库文件。

##### 3.Java层代码 #####

Java层代码放在了开放API，media模块里面，路径为:frameworks\\base\\media\\java\\android\\media.

frameworks\\base\\media\\java\\android\\media\\AdCamera.java代码如下：

package android.media;
    import android.util.Log;
    
    public class AdCamera{ 
    	private static final String TAG = "android.media.AdCamera";
    	public AdCamera(){ 
    		Log.d(TAG, "sunxiaolin,shine:AdCamera,native_open_dev=");
    		//调用Jni接口函数
    		native_open_dev();
    	}
    
    	public int printAdCamera(){ 
    		Log.d(TAG, "sunxiaolin,shine:printAdCamera");
    		return 2;
    	}
    
    	//Jni层JNINativeMethod 中注册的Jni接口函数
    	private native final void native_open_dev();
    }

上层应用程序就可以通过\*\*import android.media.AdCamera;\*\*来使用AdCamera.java文件，从而调用Jni接口，最后调用libAdCamera.so中的函数。当然这个上层应用必须在系统中编译，才能使用API类AdCamera.java。

# 总结 #

上面通过Android P系统中的AudioTrack流程，讲解了从java层到jni接口层到so库C++层的一个调用过程；  
也自己新建了libAdCamera.so库文件，讲解了AdCamera从java层到jni接口层到so库C++层的一个调用过程；

Jni的基础请参考：  
[https://blog.csdn.net/Sunxiaolin2016/article/details/89918581][https_blog.csdn.net_Sunxiaolin2016_article_details_89918581]

后续会讲解更详细的JNI语法和高级用法。

[https_blog.csdn.net_Sunxiaolin2016_article_details_89918581]: https://blog.csdn.net/Sunxiaolin2016/article/details/89918581
[libaudioclient.so]: http://xn--libaudioclient-fw10a.so