JNI开发

迈不过友情╰ 2022-06-11 06:27 225阅读 0赞

JNI是一个协议，这个协议用来沟通java代码和外部的本地代码(c/c++)

外部的c/c++代码也可以调用java代码

** 2、为什么使用JNI**：

效率上 C/C++是本地语言，比java更高效

代码移植，如果之前用C语言开发过模块，可以复用已经存在的c代码

java反编译比C语言容易，一般加密算法都是用C语言编写，不容易被反编译

**3、Java基本数据类型与C语言基本数据类型的对应**

![740688-20151019200156739-1770160850.png][]

** 3、引用类型对应**

![740688-20151019200158942-354070238.png][]

**4、堆内存和栈内存的概念**

**栈内存**：系统自动分配和释放，

保存全局、静态、局部变量，

在站上分配内存叫静态分配，

大小一般是固定的

**堆内存**：程序员手动分配(malloc/new)和释放(free/java不用手动释放，由GC回收)，

在堆上分配内存叫动态分配，

一般硬件内存有多大堆内存就有多大

**二、交叉编译**

** 1、交叉编译的概念**

交叉编译即在一个平台，编译出另一个平台能够执行的二进制代码

主流平台有： Windows、 Mac os、 Linux

主流处理器： x86、 arm、 mips

** 2、交叉编译的原理**

即在一个平台上，模拟其他平台的特性

编译的流程： 源代码–>编译–>链接–>可执行程序

** 3、交叉编译的工具链**

多个工具的集合，一个工具使用完后接着调用下一个工具

** 4、常见的交叉编译工具**

NDK(Native Development Kit): 开发JNI必备工具，就是模拟其他平台特性类编译代码的工具

CDT(C/C++ Development Tools): 是Eclipse开发C语言的一个插件，高亮显示C语言的语法

Cygwin: 一个Windows平台的Unix模拟器（可以参考之前博客 [Cygwin简介及使用][Cygwin]）

** 5、NDK的目录结构（可以在Google官网下载NDK开发工具，需要FQ）**

docs: 帮助文档

build/tools：linux的批处理文件

platforms：编译c代码需要使用的头文件和类库

prebuilt：预编译使用的二进制可执行文件

sample：jni的使用例子

source：ndk的源码

toolchains：工具链

ndk-build.cmd:编译打包c代码的一个指令，需要配置系统环境变量

**三、JNI的第一个例子**

好了，准备知识已经完毕，下面开始我们的一个JNI例子。

1、新建一个Android项目，在根目录下创建 jni文件夹，用于存放 C源码。

2、在java代码中，创建一个本地方法 getStringFromC 本地方法没有方法体。

1.      private native String getStringFromC();
    
            3、在jni中创建一个C文件，定义一个函数实现本地方法，函数名必须用使用 本地方法的全类名，点改为下划线。

![复制代码][Image 1]

1 #include <stdio.h>
     2 #include <stdlib.h>
     3 #include <jni.h>
     4 //方法名必须为本地方法的全类名点改为下划线，穿入的两个参数必须这样写，
     5 //第一个参数为Java虚拟机的内存地址的二级指针，用于本地方法与java虚拟机在内存中交互
     6 //第二个参数为一个java对象，即是哪个对象调用了这个 c方法
     7 jstring Java_com_mwp_jnihelloworld_MainActivity_getStringFromC(JNIEnv* env,
     8                                                                jobject obj){
     9     //定义一个C语言字符串
    10     char* cstr = "hello form c";
    11     //返回值是java字符串，所以要将C语言的字符串转换成java的字符串
    12     //在jni.h 中定义了字符串转换函数的函数指针
    13     //jstring   (*NewStringUTF)(JNIEnv*, const char*);
    14     //第一种方法：很少用
    15     jstring jstr1 = (*(*env)).NewStringUTF(env, cstr);
    16     //第二种方法，推荐
    17     jstring jstr2 = (*env) -> NewStringUTF(env, cstr);
    18     return jstr2;
    19 }

![复制代码][Image 1]

4、在jni中创建 Android.mk文件，用于配置 本地方法

1.  ![复制代码][Image 1]
    
        LOCAL_PATH := $(call my-dir)
            include $(CLEAR_VARS)
            #编译生成的文件的类库叫什么名字
            LOCAL_MODULE    := hello
            #要编译的c文件
            LOCAL_SRC_FILES := Hello.c
            include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
    
    ![复制代码][Image 1]
    
             5、在jni目录下执行 ndk-build.cmd指令，编译c文件

6、在java代码中加载编译后生成的so类库，调用本地方法，将项目部署到虚拟机上之后就会发现toast弹出的C代码定义的字符串，第一个例子执行成功了。

static{
            //加载打包完毕的 so类库
            System.loadLibrary("hello");
        }

7、jni打包的C语言类库默认仅支持 arm架构，需要在jni目录下创建 Android.mk 文件添加如下代码可以支持x86架构

1.      APP_ABI := armeabi armeabi-v7a x86
    
      
    **四、JNI常见错误**

**1、findLibrary returned null:**

CPU平台不匹配 或者 在加载类库时，类库名字写错了

**2、本地方法找不到：**

忘记加载类库了 或者 C代码中方法名写错了

**五、javah工具与javap工具**

** 1、javah:  生成本地方法头文件**

需要在C/C++模块下才能生效

在JDK1.7中，在src目录下执行javah 全类名

在JDK1.6中，在bin/classes目录下执行

**2、javap:  打印方法签名**

在C语言中调用java的方法需要用到反射，C语言的反射需要一个方法签名，使用javap能够生成方法签名，很熟练的话也可以自己写方法签名

在bin/classes目录下执行 javap -s 全类名

**六、使用本地方法加密字符串的一个小例子**

C语言字符串与Java中的字符串类型不同，所以需要进行字符串类型转换。

**一个重要的思想**：C语言计算字符串的长度不方便，但是java很方便，只需要调用一个length()方法就可以，所以像这种需求，那个语言有优势就用哪个语言算，算完当做参数传递给另一种语言就ok。

混合语言编程这应该是一种非常有用的思想。

Java非常容易被反编译，所以加密都是用 c语言写的

![复制代码][Image 1]

#include <jni.h>

\#include <string.h> // 将java字符串转换为c语言字符串（工具方法） char\* Jstring2CStr(JNIEnv\* env, jstring jstr) \{ char\* rtn = NULL; jclass clsstring = (\*env)->FindClass(env,"java/lang/String" ); jstring strencode = (\*env)->NewStringUTF(env,"GB2312" ); jmethodID mid = (\*env)->GetMethodID(env,clsstring, "getBytes", "(Ljava/lang/String;)\[B" ); jbyteArray barr= (jbyteArray)(\*env)->CallObjectMethod(env,jstr,mid,strencode); // String .getByte("GB2312"); jsize alen = (\*env)-> GetArrayLength(env,barr); jbyte\* ba = (\*env)-> GetByteArrayElements(env,barr,JNI\_FALSE); if(alen > 0 ) \{ rtn = ( char\*)malloc(alen+1); // "\\0" memcpy(rtn,ba,alen); rtn\[alen\]=0 ; \} (\*env)->ReleaseByteArrayElements(env,barr,ba,0); // return rtn; \} JNIEXPORT jstring JNICALL Java\_com\_mwp\_encodeanddecode\_MainActivity\_encode (JNIEnv \* env, jobject obj, jstring text, jint length)\{ char\* cstr = Jstring2CStr(env, text); int i; for(i = 0;i<length;i++ )\{ \*(cstr+i) += 1; // 加密算法，将字符串每个字符加1 \} return (\*env)-> NewStringUTF(env,cstr); \} JNIEXPORT jstring JNICALL Java\_com\_mwp\_encodeanddecode\_MainActivity\_decode (JNIEnv \* env, jobject obj, jstring text, jint length)\{ char\* cstr = Jstring2CStr(env, text); int i; for(i = 0;i<length;i++ )\{ \*(cstr+i) -= 1 ; \} return (\*env)-> NewStringUTF(env, cstr); \}

![复制代码][Image 1]

**七、JNI操作一个数组（引用传递）**

传递数组其实是传递一个堆内存的数组首地址的引用过去，所以实际操作的是同一块内存，

当调用完方法，不需要返回值,实际上参数内容已经改变，

Android中很多操作硬件的方法都是这种C语言的传引用的思路

![复制代码][Image 1]

1 public class MainActivity extends Activity {
     2     
     3     static{
     4         System.loadLibrary("encode");
     5     }
     6     int[] array = {1,2,3,4,5};
     7     @Override
     8     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
     9         super.onCreate(savedInstanceState);
    10         setContentView(R.layout.activity_main);
    11     }
    12     
    13     public void click(View v){
    14         encodeArray(array);
    15         //不需要返回值，实际操作的是同一块内存，内容已经发生了改变
    16         for (int i : array) {
    17             System.out.println(i);
    18         }
    19     }
    20     
    21     //传递数组其实是传递一个堆内存的数组首地址的引用过去，所以实际操作的是同一块内存，
    22     //当调用完方法，不需要返回值,实际上参数内容已经改变，
    23     //Android中很多操作硬件的方法都是这种C语言的传引用的思路，要非常熟练
    24     private native void encodeArray(int[] arr);
    25 }

![复制代码][Image 1]

1 #include <jni.h>
     2 /*
     3  * Class:     com_mwp_jniarray_MainActivity
     4  * Method:    encodeArray
     5  * Signature: ([I)V
     6  */
     7 JNIEXPORT void JNICALL Java_com_mwp_jniarray_MainActivity_encodeArray
     8   (JNIEnv * env, jobject obj, jintArray arr){
     9      //拿到整型数组的长度以及第0个元素的地址
    10      //jsize       (*GetArrayLength)(JNIEnv*, jarray);
    11     int length = (*env)->GetArrayLength(env, arr);
    12     // jint*       (*GetIntArrayElements)(JNIEnv*, jintArray, jboolean*);
    13     int* arrp = (*env)->GetIntArrayElements(env, arr, 0);
    14     int i;
    15     for(i = 0;i<length;i++){
    16         *(arrp + i) += 10; //将数组中的每个元素加10
    17     }
    18 }

![复制代码][Image 1]

**八、偷用美图秀秀的C语言本地类库加深JNI的理解**

项目中不需要有c代码，只需要有一个编译过后的类库供Java调用就可以了。

将美图秀秀的apk文件解压缩，将lib目录下C类库导入自己的项目，

反编译美图秀秀的apk文件，将其本地方法类 JNI.java复制到自己的项目

根据本地方法名和参数猜函数的作用及如何使用，

下例调用了美图的一个LOMO美化效果

![复制代码][Image 1]

1 public class MainActivity extends Activity {
     2     
     3     static{
     4         //加载美图秀秀的类库
     5         System.loadLibrary("mtimage-jni");
     6     }
     7     private ImageView iv;
     8     private Bitmap bitmap;
     9     @Override
    10     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    11         super.onCreate(savedInstanceState);
    12         setContentView(R.layout.activity_main);
    13         
    14         iv = (ImageView) findViewById(R.id.iv);
    15         
    16         bitmap = BitmapFactory.decodeFile("sdcard/aneiyi.jpg");
    17         iv.setImageBitmap(bitmap);
    18     }
    19     
    20     public void click(View v){
    21         
    22         int width = bitmap.getWidth();
    23         int height = bitmap.getHeight();
    24         
    25         //用于保存所有像素信息的数组
    26         int[] pixels = new int[width*height];
    27         //获取图片的像素颜色信息，保存至pixels
    28         bitmap.getPixels(pixels, 0, width, 0, 0, width, height);
    29         
    30         JNI jni = new JNI();
    31         //调用美图秀秀本地库中的美图方法，靠猜
    32         //arg0:保存了所有像素颜色信息的数组
    33         //arg1:图片的宽
    34         //arg2:图片的高
    35         //此方法是通过改变pixels的像素颜色值来实现美化效果，传递一个数组参数是不需要返回值的
    36         jni.StyleLomoB(pixels, width, height);
    37         
    38         Bitmap bmNew = Bitmap.createBitmap(pixels, width, height, bitmap.getConfig());
    39         iv.setImageBitmap(bmNew);
    40     }
    41 }

![复制代码][Image 1]

**九、在C语言中调用java方法（反射）**

1、有时需要在C语言中调用java的方法，如刷新UI显示加载资源进度

在本地方法C语言代码中打印 Android的Logcat日志输出，Google已经帮我们封装好了方法，只需要调用一下就可以

如果要输出中文的话，必须将C语言的文件编码改成 utf-8,否则乱码

在C语言中调用java的方法需要用到反射，C语言的反射需要一个方法签名，使用javap能够生成方法签名，很熟练的话也可以自己写方法签名

在bin/classes目录下执行 javap -s 全类名

![复制代码][Image 1]

1 public class MainActivity extends Activity {
     2     static{
     3         System.loadLibrary("hello");
     4     }
     5     
     6     @Override
     7     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
     8         super.onCreate(savedInstanceState);
     9         setContentView(R.layout.activity_main);
    10     }
    11     
    12     public void click(View v){
    13         cLog();
    14     }
    15     
    16     public native void cLog();
    17     
    18     public void show(String message){
    19         Builder builder = new Builder(this);
    20         builder.setTitle("标题");
    21         builder.setMessage(message);
    22         builder.show();
    23     }
    24     
    25 }

![复制代码][Image 1]

#include <jni.h>

\#include <android/log.h> \#define LOG\_TAG "System.out" \#define LOGD(...) \_\_android\_log\_print(ANDROID\_LOG\_DEBUG, LOG\_TAG, \_\_VA\_ARGS\_\_) \#define LOGI(...) \_\_android\_log\_print(ANDROID\_LOG\_INFO, LOG\_TAG, \_\_VA\_ARGS\_\_) JNIEXPORT void JNICALL Java\_com\_mwp\_ccalljava2\_MainActivity\_cLog (JNIEnv \* env, jobject obj)\{ // 打印log输出 LOGD( " 我是C语言打印的debug日志 " ); LOGI( " 我是C语言打印的info日志 " ); // 通过反射来调用java的方法，需要知道方法签名，使用javap得到方法签名 // 在bin/classes目录下执行 javap -s 全类名 // 1、得到类的字节码对象 // jclass (\*FindClass)(JNIEnv\*, const char\*); jclass clazz = (\*env)->FindClass(env, " com/mwp/ccalljava2/MainActivity " ); // jmethodID (\*GetMethodID)(JNIEnv\*, jclass, const char\*, const char\*); jmethodID methodID = (\*env)->GetMethodID(env, clazz, " show ", " (Ljava/lang/String;)V " ); // void (\*CallVoidMethod)(JNIEnv\*, jobject, jmethodID, ...); (\*env)->CallVoidMethod(env,obj,methodID, (\*env)->NewStringUTF(env, " 这是弹窗的内容 " )); \}

![复制代码][Image 1]

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
    include $(CLEAR_VARS)
    LOCAL_LDLIBS += -llog
    LOCAL_MODULE    := hello
    LOCAL_SRC_FILES := log.c
    include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

**十、模拟监测压力传感器**

传感器的原理是使用敏感电阻如（光敏电阻，热敏电阻）等监测电流电压的变化

Android程序只需要处理传感器传递的数据，并将其显示在界面上就可以。

下面模拟一个压力传感器来练习JNI编程

![复制代码][Image 1]

1 public class MainActivity extends Activity {
     2     static{
     3         System.loadLibrary("monitor");
     4     }
     5     private MyProgressBar mpb;
     6     @Override
     7     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
     8         super.onCreate(savedInstanceState);
     9         setContentView(R.layout.activity_main);
    10         
    11         mpb = (MyProgressBar) findViewById(R.id.mpb);
    12         mpb.setMax(100);
    13     }
    14     
    15     public void start(View v){
    16         new Thread(){
    17             public void run() {
    18                 startMonitor();                
    19             };
    20         }.start();
    21     }
    22     
    23     public void stop(View v){
    24         stopMonitor();
    25     }
    26     
    27     public native void startMonitor();
    28     public native void stopMonitor();
    29     
    30     //供本地方法调用刷新UI
    31     public void show(int pressure){
    32         mpb.setPressure(pressure);
    33     }
    34 }

![复制代码][Image 1]

#include <jni.h>

\#include <stdio.h> \#include <stdlib.h> // 模拟压力传感其传递数据 int getPressure()\{ return rand()% 101 ; \} // 用于控制循环的开关 int monitor; JNIEXPORT void JNICALL Java\_com\_mwp\_monitor\_MainActivity\_startMonitor (JNIEnv \* env, jobject obj)\{ monitor = 1 ; int pressure; jclass clazz; jmethodID methodid; while (monitor)\{ // 本地方法获取传感器数据 pressure= getPressure(); // 使用反射调用java方法刷新界面显示 // jclass (\*FindClass)(JNIEnv\*, const char\*); clazz= (\*env)->FindClass(env, " com/mwp/monitor/MainActivity " ); // jmethodID (\*GetMethodID)(JNIEnv\*, jclass, const char\*, const char\*); methodid= (\*env)->GetMethodID(env, clazz, " show ", " (I)V " ); // void (\*CallVoidMethod)(JNIEnv\*, jobject, jmethodID, ...); (\*env)-> CallVoidMethod(env, obj, methodid, pressure); sleep( 1 ); \} \} JNIEXPORT void JNICALL Java\_com\_mwp\_monitor\_MainActivity\_stopMonitor (JNIEnv \* env, jobject obj)\{ // 结束循环 monitor = 0 ; \}

![复制代码][Image 1]

**十一、使用C++代码实现本地方法**

1、把c文件后缀名换成cpp

2、Android.mk文件中的hello.c也要换成hello.cpp

3、c++的使用的环境变量结构体中，访问了c使用的结构体的函数指针，函数名全部都是一样的，只是参数去掉了结构体指针

4、访问函数指针时，把env前面的\*号去掉，因为此时env已经是一级指针

5、clean，清除之前编译的残留文件

6、把声明函数的h文件放入jni文件夹中，include该h文

![复制代码][Image 1]

#include <jni.h>

\#include " com\_mwp\_cplusplus\_MainActivity.h " JNIEXPORT jstring JNICALL Java\_com\_mwp\_cplusplus\_MainActivity\_helloC (JNIEnv \* env, jobject obj)\{ char\* cstr = " hello from c " ; // return (\*env)->NewStringUTF(env, cstr); return env-> NewStringUTF(cstr); \}

![复制代码][Image 1]

[740688-20151019200156739-1770160850.png]: /images/20220611/3b6c8af1ff314dcbbce1c4e30c368933.png
[740688-20151019200158942-354070238.png]: /images/20220611/3fcfb204df8f4400bd93941e697fe7ac.png
[Cygwin]: http://www.cnblogs.com/rocomp/p/4805553.html
[Image 1]: