Android下如何通过JNI方法向上提供接口总结

Android下如何通过JNI方法向上提供接口总结

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参考文献:

http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6575988

http://www.androidmi.com/Androidkaifa/rumen/201005/633.html

1 什么是JNI

JNI是Java Native Interface的缩写,即Java本地接口.从Java1.1开始，JNI标准成为Java平台的一部分，它允许java代码和用其它语言编写的代码进行交互.JNI是本地编程接口，它使得在Java虚拟机(VM)内部运行的Java代码能够与用其他编程语言(如C,C++和汇编语言)的应用程序和库进行交互操作.

在Android中提供的JNI的方式，让Java程序可以调用C语言程序。Android中很多Java类都具有native接口，这些native接口就是同本地实现，然后注册到系统中的.

JNI在Android层次结构中的作用如下图所示:

在Android中，主要的JNI代码在以下的路径中:

Android源码根目录/frameworks/base/core/jni/

这个路径中的内容将被编译成库libandroid_runtime.so,这就是一个普通的动态库，被放置在目标系统的/system/lib目录中.

除此之外，Android还包含其他的JNI库，例如,媒体部分的JNI目录frameworks/base/media/jni/中，被编译成库libmedia_jni.so.

JNI中的各个文件实际上就是C++的普通文件，其命名一般和支持的Java类有对应关系。这种关系是习惯上的写法，而不是强制的。

在Android中实现的JNI库，需要连接动态库libnativehelper.so.

2 注册JNI方法

在Android源码根目录/frameworks/base/services/jni/目录下有一个onload.cpp文件，其内容如下:

01/*

02 * Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project

03 *

04 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");

05 * you may not use this file except in compliance with the License.

06 * You may obtain a copy of the License at

07 *

08 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

09 *

10 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software

11 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,

12 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.

13 * See the License for the specific language governing permissions and

14 * limitations under the License.

15 */

16 

17#include "JNIHelp.h"

18#include "jni.h"

19#include "utils/Log.h"

20#include "utils/misc.h"

21 

22namespace android {

23int register_android_server_AlarmManagerService(JNIEnv* env);

24int register_android_server_BatteryService(JNIEnv* env);

25int register_android_server_InputApplicationHandle(JNIEnv* env);

26int register_android_server_InputWindowHandle(JNIEnv* env);

27int register_android_server_InputManager(JNIEnv* env);

28int register_android_server_LightsService(JNIEnv* env);

29int register_android_server_PowerManagerService(JNIEnv* env);

30int register_android_server_UsbDeviceManager(JNIEnv* env);

31int register_android_server_UsbHostManager(JNIEnv* env);

32int register_android_server_VibratorService(JNIEnv* env);

33int register_android_server_SystemServer(JNIEnv* env);

34int register_android_server_location_GpsLocationProvider(JNIEnv* env);

35int register_android_server_connectivity_Vpn(JNIEnv* env);

36int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env);

37};

38 

39using namespace android;

40 

41extern "C" jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)

42{

43    JNIEnv* env = NULL;

44    jint result = -1;

45 

46    if(vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {

47        LOGE("GetEnv failed!");

48        returnresult;

49    }

50    LOG_ASSERT(env,"Could not retrieve the env!");

51 

52    register_android_server_PowerManagerService(env);

53    register_android_server_InputApplicationHandle(env);

54    register_android_server_InputWindowHandle(env);

55    register_android_server_InputManager(env);

56    register_android_server_LightsService(env);

57    register_android_server_AlarmManagerService(env);

58    register_android_server_BatteryService(env);

59    register_android_server_UsbDeviceManager(env);

60    register_android_server_UsbHostManager(env);

61    register_android_server_VibratorService(env);

62    register_android_server_SystemServer(env);

63    register_android_server_location_GpsLocationProvider(env);

64    register_android_server_connectivity_Vpn(env);

65    register_android_server_HelloService(env);

66 

67    returnJNI_VERSION_1_4;

68}

onload.cpp文件上部分为注册函数的声明，下部分为调用各种注册函数，而 这些注册函数就是JNI方法的注册函数! 正有通过这些注册函数，上层才有可能调用注册的JNI方法.

这些注册函数是由同目录下的其他.cpp文件中实现,如上面的 register_android_server_HelloService(env)这个函数是在 com_android_service_HelloService.cpp文件中实现的.那么编译器又是如何知道这点的呢? 答案当然是Android.mk这个文件，打开这个文件，其内容如下:

01LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

02include $(CLEAR_VARS)

03 

04LOCAL_SRC_FILES:= \

05    com_android_server_AlarmManagerService.cpp \

06    com_android_server_BatteryService.cpp \

07    com_android_server_InputApplicationHandle.cpp \

08    com_android_server_InputManager.cpp \

09    com_android_server_InputWindowHandle.cpp \

10    com_android_server_LightsService.cpp \

11    com_android_server_PowerManagerService.cpp \

12    com_android_server_SystemServer.cpp \

13    com_android_server_UsbDeviceManager.cpp \

14    com_android_server_UsbHostManager.cpp \

15    com_android_server_VibratorService.cpp \

16    com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp \

17    com_android_server_connectivity_Vpn.cpp \

18    com_android_server_HelloService.cpp \

19    onload.cpp

20 

21LOCAL_C_INCLUDES += \

22    $(JNI_H_INCLUDE) \

23    frameworks/base/services \

24    frameworks/base/core/jni \

25    external/skia/include/core

26 

27LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \

28    libandroid_runtime \

29    libcutils \

30    libhardware \

31    libhardware_legacy \

32    libnativehelper \

33    libsystem_server \

34    libutils \

35    libui \

36    libinput \

37    libskia \

38    libgui \

39    libusbhost

40 

41ifeq ($(WITH_MALLOC_LEAK_CHECK),true)

42    LOCAL_CFLAGS += -DMALLOC_LEAK_CHECK

43endif

44 

45LOCAL_MODULE:= libandroid_servers

46 

47include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

在LOCAL_SRC_FILE中给出了所有实现文件(cpp文件)的路径，因此编译就能找到各个注册函数对应的实现文件了.

接下来让我们来看看其中一个注册函数的具体实现过程是如何的，比如:register_android_server_HelloService(env),打开 com_android_service_HelloService.cpp文件,其下有注册函数的实现代码，如下:

1int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env) {

2        returnjniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/HelloService", method_table, NELEM(method_table));

3}

其中jniRegisterNativeMethods为注册JNI方法函数，此函数在JNI方法使用中非常重要，此函数的第二个参数为对应着java类即HelloService.java的文件名，第三个参数为注册的方法表:

1/*JNI方法表*/

2static const JNINativeMethod method_table[] = {

3    {"init_native","()Z", (void*)hello_init},

4    {"setVal_native","(I)V", (void*)hello_setVal},

5    {"getVal_native","()I", (void*)hello_getVal},

6};

接下来就是方法表内各个接口的实现代码了.

如hello_setVal函数的实现:

01/*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口设置硬件寄存器val的值*/

02static void hello_setVal(JNIEnv* env, jobject clazz, jint value) {

03    intval = value;

04    LOGI("Hello JNI: set value %d to device.", val);

05    if(!hello_device) {

06        LOGI("Hello JNI: device is not open.");

07        return;

08    }

09         

10    hello_device->set_val(hello_device, val);

11}

方法列表中的hello_init的实现代码中展现了如何调用下层HAL提供的接口, 还记得上一章: Android中HAL如何向上层提供接口总结 一文中描述HAL是如何向上层提供接口的吗?这个hello_init函数的实现就是典型的调用HAL提供的初始化接口的例子,下面见hello_init这个函数的实现代码:

01/*通过硬件抽象层定义的硬件模块打开接口打开硬件设备*/

02    staticinline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) {

03        returnmodule->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (structhw_device_t**)device);

04    }

05  /*通过硬件模块ID来加载指定的硬件抽象层模块并打开硬件*/

06    staticjboolean hello_init(JNIEnv* env, jclass clazz) {

07        hello_module_t* module;

08         

09        LOGI("Hello JNI: initializing......");

10        if(hw_get_module(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (conststruct hw_module_t**)&module) == 0) {

11            LOGI("Hello JNI: hello Stub found.");

12            if(hello_device_open(&(module->common), &hello_device) == 0) {

13                LOGI("Hello JNI: hello device is open.");

14                return0;

15            }

16            LOGE("Hello JNI: failed to open hello device.");

17            return-1;

18        }

19        LOGE("Hello JNI: failed to get hello stub module.");

20        return-1;     

21    }

上述的module->methods->open这个open函数就是HAL提供的接口，其函数原型在hardware.h头文件中有定义，只能返回struct hw_device_t类型的指针,而在JNI方法中，我们关心的是struct hello_device_t，只有通过struct hello_device_t，我们才能获取其所有的成员函数（接HAL提供的接口函数），由于struct hello_device_t的第一个成员就是struct hw_device_t类型的数据，因此在这里可以将获取的struct hw_device_t强制转化为struct hello_device_t来用。还没有明白过来的，建议回过头去看上一篇文章: Android中HAL如何向上层提供接口总结 .

3 方法列表说明

关于static const JNINativeMethod method_table[]方法列表的原型如下:

1typedef struct {

2const char* name;

3const char* signature;

4void* fnPtr;

5} JNINativeMethod;

Andoird 中使用了一种不同传统Java JNI的方式来定义其native的函数。其中很重要的区别是Andorid使用了一种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。这个数组的类型就是JNINativeMethod，见上述定义.

第一个变量name是Java中函数的名字。第二个变量signature，用字符串是描述了函数的参数和返回值.第三个变量fnPtr是函数指针，指向C函数。

其中比较难以理解的是第二个参数，例如:

"()V"

"(II)V"

"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"

实际上这些字符是与函数的参数类型一一对应的。

"()" 中的字符表示参数，后面的则代表返回值。例如"()V" 就表示void Func();

"(II)V" 表示 void Func(int, int);

具体的每一个字符的对应关系如下
字符 Java类型    C类型

V      void              void
Z       jboolean     boolean
I        jint                int
J       jlong            long
D      jdouble       double
F      jfloat            float
B      jbyte            byte
C      jchar           char
S      jshort          short

数组则以"["开始，用两个字符表示

[I       jintArray      int[]
[F     jfloatArray    float[]
[B     jbyteArray    byte[]
[C    jcharArray    char[]
[S    jshortArray   short[]
[D    jdoubleArray double[]
[J     jlongArray     long[]
[Z    jbooleanArray boolean[]

上面的都是基本类型。如果Java函数的参数是class，则以"L"开头，以";"结尾.中间是用"/" 隔开的包及类名。而其对应的C函数名的参数则为jobject. 一个例外是String类，其对应的类为jstring

Ljava/lang/String;   String jstring
Ljava/net/Socket;   Socket jobject

如果JAVA函数位于一个嵌入类，则用$作为类名间的分隔符。

例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"