[Android Webkit]JNI基础及Java层与C++层的交互

系统管理员 2022-12-19 06:25 151阅读 0赞

# **1. JNI 注册** #

## **1.1. JNI的基础结构 ** ##

JAVA == JNI == Native Code

JNI(Java Native Interface)是Java与Native Code(C/C++/...)代码交互的中介，Java+JNI构成主程序， JNI+Native Code以动态库的形式供程序调用。

JNI的实现可涉及两个关键类:JNIEnv和JavaVM。两者都可以理解为函数表(Function Pointer Table), 前者是使用Java程序创建的运行环境(从属于一个JVM,即前者)提供JNI Native函数。(学习资料:  [Android JNI若干问题总结][Android JNI]):

JNIEnv称为JNI Interface Pointer, 是提供JNI Native函数的基础环境，线程相关，不同线程的JNIEnv相互独立。JavaVM则可以在进程中的各线程间共享。理论上一个进程可以有多个JavaVM,但Android只允许一个(  [JavaVM and JNIEnv][])。

使用JavaVM可以获取JNIEnv, 下面两个函数(这是C函数，C++的调用稍有差异, 参考 Invocation APIs):

jint **JNI\_CreateJavaVM**(JavaVM \*\*p\_vm, JNIEnv \*\*p\_env, void \*\*args);

调用这个函数就可以创建一个JavaVM，并获得一个可用的JNIEnv。用于由Native Code操作一个Java空间。

jint **GetEnv**(JavaVM \*vm, void \*\*env, jint version);

从一个已存在的JavaVM(vm)中获取一个可用的JNIEnv。version用于指定请求的JNI的版本。

## **1.2 如何实现** ##

一个基本流程如下:

i. Java程序加载一个Native Library(动态库)

ii. 如果库实现了JNI\_OnLoad，就调用它进行初始化。

iii. 调用时，如果程序已经注册了Native Functions或者有一个依据调用的Java类命名的native函数，则调用这个函数。

iV. 结束时，如果库实现了JNI\_OnUnload,就调用它进行一些清理操作。

对于使用JNIEnv初始化可以分为两种形式,  一种是简单的把JNI的代码与Java使用特定的声明形式，另一种则是使用Native Library注册的形式。

第一种是最基本的形式，不需要提供额外的函数，只是要求作为JNI接口的函数定义必须以调它的Java类的名称开始，并声明为JNIEXPORT, 比如:

.Java类:com.example.test.MainActivity要使用一个Native函数 int GetSum(int a,int b).

.对应Native函数的定义就是JNIEXPORT jint JNICALL Java\_com\_example\_test\_MainActivity\_GetSum(JNIEnv \* env, jclass obj, jint a, jint b);

其中JNIEnv是一个接口指针，供Native Code访问Java空间。 jclass obj则是代表了调用者的this指针。

它的使用方法是在特定的Java类中调用Sytem.loadLibrary加载库就可以使用了。

参考文档:  [JNI Spec from Oracle][]

第二种则比较灵活。目的是在Native Code library时动态地注册JNI函数，这样更易于变化。

基本步骤是:

1. Java程序使用System.loadLibrary或System.load加载某个native library.

2. Native Library实现一个约定的JNI\_OnLoad函数，并在其中注册Native Functions。

3. 在Library中实现一个JNI\_OnUnload函数做一些收尾操作。

参考文档:  [Native Libraries][]

其中JNI\_OnLoad的定义为: JNIEXPORT jint JNI\_OnLoad(JavaVM \* vm, void\* reserved);

第一个参数是JavaVM对象，所以还需要先获取到JNIEnv对象。基本的执行流程如下:

1. 调用JavaVM的GetEnv方法，获取可用的JNIEnv对象

2. 调用JNIEnv的RegisterNatives方法或者C接口jniRegisterNativeMethods来注册Native functions.

3. 返回Native Functions所支持的JNI版本。详细的版本说明见 JNI Spec.

时序图如下(来源: Dalvik虚拟机JNI方法的注册过程分析):  
![SouthEast][]

## **1.3 WebCore的实现** ##

WebCore使用了Native Library实现方法，实现了一个JNI\_OnLoad来实现注册操作。还有一个重要特征是我们在Android下是基于Dalvik虚拟机，与JVM会有所不同。简述其过程如下  
(/external/webkit/Source/WebKit/android/jni/WebCoreJniOnLoad.cpp):

1. 注册函数列表gWebCoreRegMethods,里包含了多个对象的不同注册方法，比如:

static RegistrationMethod **gWebCoreRegMethods**\[\] = \{

\{ "JavaBridge", android::registerJavaBridge \},

\{ "JniUtil", android::registerJniUtil \},  
     \{ "WebFrame", android::**registerWebFrame** \},  
     \{ "WebCoreResourceLoader", android::registerResourceLoader \},  
     \{ "WebViewCore", android::registerWebViewCore \},        
     ......

\};

2. 在JNI\_OnLoad里执行**gWebCoreRegMethods**中的每个注册函数。

3. 在每个注册函数中，又有一个导出的native functions列表，比如

(/external/webkit/Source/WebKit/android/jni/WebCoreFrameBridge.cpp):

static JNINativeMethod **gBrowserFrameNativeMethods**\[\] = \{

/\* name, signature, funcPtr \*/

\{ "nativeCallPolicyFunction", "(II)V",  (void\*)**CallPolicyFunction**\},

\{ "nativeLoadUrl", "(Ljava/lang/String;Ljava/util/Map;)V",    (void\*)**LoadUrl**\},

......

\};

\*注意导出的函数名有native前缀。

4. 调用**jniRegisterNativeMethods**进行注册。

函数声明如下:

int **jniRegisterNativeMethods**(JNIEnv\* env, const char\* className,  const JNINativeMethod\* gMethods, int numMethods);

参数1是要使用的JNIEnv.

参数2是要会使用到这系列函数的Java Class, 在这个Class中会有对应每个native function的声明，就是带有native前缀的名字。

参数3和4来指定Native函数表和数量。

看一个简化的实例:

int **registerWebFrame**(JNIEnv\* env)

jclass clazz = env->FindClass("android/webkit/BrowserFrame");

LOG\_ASSERT(clazz, "Cannot find BrowserFrame");  
      gFrameField = env->GetFieldID(clazz, "mNativeFrame", "I");  
      env->DeleteLocalRef(clazz);  
  
      return **jniRegisterNativeMethods**(env, "android/webkit/BrowserFrame",  
               **gBrowserFrameNativeMethods**, NELEM(**gBrowserFrameNativeMethods**));

这个表会传到jniRegisterNativeMethods中执行注册,这个函数实现在 dalvik/libnativehelper/JNIHelp.c中 。(学习资料: Dalvik虚拟机JNI方法的注册过程分析)

这部分的主要参考资料:

i.   [Dalvik虚拟机JNI方法的注册过程分析][Dalvik_JNI]

ii.  [JNI Spec from Oracle][JNI Spec from Oracle 1]

iii. [JNI Tips for Android][]

# 2. Java/C++层通讯 #

两者通讯的模式，以EventHub为中心，以消息传递方式进行交互。

下图是加载页面的时序图:  
![SouthEast 1][]

实例化WebView流程如下：

*  创建CallbackProxy对象
 *  创建WebViewCore对象
    
    1.  调用System.loadLibrary载入webcore相关类库（C层）
    2.  如果是第一次初始化WebViewCore对象，创建WebCoreTherad线程
    3.  创建EventHub对象，处理WebViewCore事件
    4.  获取WebIconDatabase对象实例
    5.  向WebCoreThread发送初始化消息
        
         *  创建BrowserFrame对象
         *  向WebView发送WEBCORE\_INTIALIZED\_MSG\_ID消息，通知初始化完成
 *  获取WebViewDatabase实例
 *  调用init初始化WebView
 *  收到WEBCORE\_INITIALIZED\_MSG\_ID消息后，调用nativeCreate

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参考: [WebKit for Android分析][WebKit for Android]

[Android JNI]: http://blog.csdn.net/fightspirite/article/details/6859829
[JavaVM and JNIEnv]: http://developer.android.com/training/articles/perf-jni.html#JavaVM_and_JNIEnv
[JNI Spec from Oracle]: http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/jni/spec/design.html#wp615
[Native Libraries]: http://developer.android.com/training/articles/perf-jni.html#native_libraries
[SouthEast]: /images/20221120/2fe97b4c29024f1bb7e98610ebd17dd9.png
[Dalvik_JNI]: http://mobile1.riaos.com/?p=2022401
[JNI Spec from Oracle 1]: http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/jni/spec/jniTOC.html
[JNI Tips for Android]: http://developer.android.com/training/articles/perf-jni.html
[SouthEast 1]: /images/20221120/c6f3ba3614e84337a5cdc7f0d7c3cf06.png
[http_blog.csdn.net_horkychen]: http://blog.csdn.net/horkychen
[WebKit for Android]: http://mogoweb.net/archives/182