安卓开发之JNI编程详解

来源:互联网 发布:梦里花落知多少陈曦 编辑:程序博客网 时间:2024/06/07 23:54

 

文章来自:http://android.tgbus.com/Android/androidnews/201206/438987.shtml

  首先要强调的是,native方法不但可以传递Java的基本类型做参数,还可以传递更复杂的类型,比如String,数组,甚至自定义的类。这一切都可以在jni.h中找到答案。
  
  1.Java基本类型的传递
  
  用过Java的人都知道,Java中的基本类型包括boolean,byte,char,short,int,long,float,double这样几种,如果你用这几种类型做native方法的参数,当你通过javah-jni生成.h文件的时候,只要看一下生成的.h文件,就会一清二楚,这些类型分别对应的类型是jboolean,jbyte,jchar,jshort,jint,jlong,jfloat,jdouble。这几种类型几乎都可以当成对应的C++类型来用,所以没什么好说的。
  
  2.String参数的传递
  
  Java的String和C++的string是不能对等起来的,所以处理起来比较麻烦。先看一个例子,
  
  
  classPrompt{
  
  //nativemethodthatprintsapromptandreadsaline
  
  privatenativeStringgetLine(Stringprompt);
  
  publicstaticvoidmain(Stringargs[]){
  
  Promptp=newPrompt();
  
  Stringinput=p.getLine("Typealine:");
  
  System.out.println("Usertyped:"+input);
  
  }
  
  static{
  
  System.loadLibrary("Prompt");
  
  }
  
  }
  
  在这个例子中,我们要实现一个native方法
  StringgetLine(Stringprompt);
  读入一个String参数,返回一个String值。
  
  通过执行javah-jni得到的头文件是这样的
  
  
  #include<jni.h>
  
  #ifndef_Included_Prompt
  
  #define_Included_Prompt
  
  #ifdef__cplusplus
  
  extern"C"{
  
  #endif
  
  
  JNIEXPORTjstringJNICALLJava_Prompt_getLine(JNIEnv*env,jobjectthis,jstringprompt);
  
  
  #ifdef__cplusplus
  
  }
  
  #endif
  
  #endif
  
  jstring是JNI中对应于String的类型,但是和基本类型不同的是,jstring不能直接当作C++的string用。如果你用
  cout<<prompt<<endl;
  编译器肯定会扔给你一个错误信息的。
  
  其实要处理jstring有很多种方式,这里只讲一种我认为最简单的方式,看下面这个例子,
  
  
  #include"Prompt.h"
  
  #include<iostream>
  
  
  JNIEXPORTjstringJNICALLJava_Prompt_getLine(JNIEnv*env,jobjectobj,jstringprompt)
  
  {
  
  constchar*str;
  
  str=env->GetStringUTFChars(prompt,false);
  
  if(str==NULL){
  
  returnNULL;/*OutOfMemoryErroralreadythrown*/
  
  }
  
  std::cout<<str<<std::endl;
  
  env->ReleaseStringUTFChars(prompt,str);
  
  
  char*tmpstr="returnstringsucceeded";
  
  jstringrtstr=env->NewStringUTF(tmpstr);
  
  returnrtstr;
  
  }
  
  在上面的例子中,作为参数的prompt不能直接被C++程序使用,先做了如下转换
  str=env->GetStringUTFChars(prompt,false);
  将jstring类型变成一个char*类型。
  
  返回的时候,要生成一个jstring类型的对象,也必须通过如下命令,
  jstringrtstr=env->NewStringUTF(tmpstr);
  
  这里用到的GetStringUTFChars和NewStringUTF都是JNI提供的处理String类型的函数,还有其他的函数这里就不一一列举了。
  
  3.数组类型的传递
  
  和String一样,JNI为Java基本类型的数组提供了j*Array类型,比如int[]对应的就是jintArray。来看一个传递int数组的例子,Java程序就不写了,
  
  
  JNIEXPORTjintJNICALLJava_IntArray_sumArray(JNIEnv*env,jobjectobj,jintArrayarr)
  
  {
  
  jint*carr;
  
  carr=env->GetIntArrayElements(arr,false);
  
  if(carr==NULL){
  
  return0;/*exceptionoccurred*/
  
  }
  
  jintsum=0;
  
  for(inti=0;i<10;i++){
  
  sum+=carr;
  
  }
  
  env->ReleaseIntArrayElements(arr,carr,0);
  
  returnsum;
  
  }
  
  这个例子中的GetIntArrayElements和ReleaseIntArrayElements函数就是JNI提供用于处理int数组的函数。如果试图用arr的方式去访问jintArray类型,毫无疑问会出错。JNI还提供了另一对函数GetIntArrayRegion和ReleaseIntArrayRegion访问int数组,就不介绍了,对于其他基本类型的数组,方法类似。
  
  4.二维数组和String数组
  
  在JNI中,二维数组和String数组都被视为object数组,因为数组和String被视为object。仍然用一个例子来说明,这次是一个二维int数组,作为返回值。
  
  
  JNIEXPORTjobjectArrayJNICALLJava_ObjectArrayTest_initInt2DArray(JNIEnv*env,jclasscls,intsize)
  
  {
  
  jobjectArrayresult;
  
  jclassintArrCls=env->FindClass("[I");
  
  result=env->NewObjectArray(size,intArrCls,NULL);
  
  
  for(inti=0;i<size;i++){
  
  jinttmp[256];/*makesureitislargeenough!*/
  
  jintArrayiarr=env->NewIntArray(size);
  
  for(intj=0;j<size;j++){
  
  tmp[j]=i+j;
  
  }
  
  env->SetIntArrayRegion(iarr,0,size,tmp);
  
  env->SetObjectArrayElement(result,i,iarr);
  
  env->DeleteLocalRef(iarr);
  
  }
  
  returnresult;
  
  }
  
  上面代码中的第三行,
  jobjectArrayresult;
  因为要返回值,所以需要新建一个jobjectArray对象。
  
  jclassintArrCls=env->FindClass("[I");
  是创建一个jclass的引用,因为result的元素是一维int数组的引用,所以intArrCls必须是一维int数组的引用,这一点是如何保证的呢?注意FindClass的参数"[I",JNI就是通过它来确定引用的类型的,I表示是int类型,[标识是数组。对于其他的类型,都有相应的表示方法,
  
  Zboolean
  Bbyte
  Cchar
  Sshort
  Iint
  Jlong
  Ffloat
  Ddouble
  
  String是通过“Ljava/lang/String;”表示的,那相应的,String数组就应该是“[Ljava/lang/String;”。
  
  还是回到代码,
  result=env->NewObjectArray(size,intArrCls,NULL);
  的作用是为result分配空间。
  
  jintArrayiarr=env->NewIntArray(size);
  是为一维int数组iarr分配空间。
  
  env->SetIntArrayRegion(iarr,0,size,tmp);
  是为iarr赋值。
  
  env->SetObjectArrayElement(result,i,iarr);
  是为result的第i个元素赋值。
  
  通过上面这些步骤,我们就创建了一个二维int数组,并赋值完毕,这样就可以做为参数返回了。
  
  如果了解了上面介绍的这些内容,基本上大部分的任务都可以对付了。虽然在操作数组类型,尤其是二维数组和String数组的时候,比起在单独的语言中编程要麻烦,但既然我们享受了跨语言编程的好处,必然要付出一定的代价。
  
  有一点要补充的是,本文所用到的函数调用方式都是针对C++的,如果要在C中使用,所有的env->都要被替换成(*env)->,而且后面的函数中需要增加一个参数env,具体请看一下jni.h的代码。另外还有些省略的内容,可以参考JNI的文档:JavaNativeInterface6.0Specification,在JDK的文档里就可以找到。如果要进行更深入的JNI编程,需要仔细阅读这个文档。接下来的高级篇,也会讨论更深入的话题。
  
  关于JNI编程更深入的话题,包括:在native方法中访问Java类的域和方法,将Java中自定义的类作为参数和返回值传递等等。了解这些内容,将会对JNI编程有更深入的理解,写出的程序也更清晰,易用性更好。
  
  1.在一般的Java类中定义native方法
  
  在前两篇的例子中,都是将native方法放在main方法的Java类中,实际上,完全可以在任何类中定义native方法。这样,对于外部来说,这个类和其他的Java类没有任何区别。
  
  2.访问Java类的域和方法
  
  native方法虽然是native的,但毕竟是方法,那么就应该同其他方法一样,能够访问类的私有域和方法。实际上,JNI的确可以做到这一点,我们通过几个例子来说明,
  
  
  publicclassClassA{
  
  Stringstr_="abcde";
  
  intnumber_;
  
  publicnativevoidnativeMethod();
  
  privatevoidjavaMethod(){
  
  System.out.println("calljavamethodsucceeded");
  
  }
  
  static{
  
  System.loadLibrary("ClassA");
  
  }
  
  }
  
  在这个例子中,我们在一个没有main方法的Java类中定义了native方法。我们将演示如何在nativeMethod()中访问域str_,number_和方法javaMethod(),nativeMethod()的C++实现如下,
  
  
  JNIEXPORTvoidJNICALLJava_testclass_ClassCallDLL_nativeMethod(JNIEnv*env,jobjectobj){
  
  //accessfield
  
  jclasscls=env->GetObjectClass(obj);
  
  jfieldIDfid=env->GetFieldID(cls,"str_","Ljava/lang/String;");
  
  jstringjstr=(jstring)env->GetObjectField(obj,fid);
  
  constchar*str=env->GetStringUTFChars(jstr,false);
  
  if(std::string(str)=="abcde")
  
  std::cout<<"accessfieldsucceeded"<<std::endl;
  
  
  jinti=2468;
  
  fid=env->GetFieldID(cls,"number_","I");
  
  env->SetIntField(obj,fid,i);
  
  
  //accessmethod
  
  jmethodIDmid=env->GetMethodID(cls,"javaMethod","()V");
  
  env->CallVoidMethod(obj,mid);
  
  }
  
  上面的代码中,通过如下两行代码获得str_的值,
  jfieldIDfid=env->GetFieldID(cls,"str_","Ljava/lang/String;");
  jstringjstr=(jstring)env->GetObjectField(obj,fid);
  
  第一行代码获得str_的id,在GetFieldID函数的调用中需要指定str_的类型,第二行代码通过str_的id获得它的值,当然我们读到的是一个jstring类型,不能直接显示,需要转化为char*类型。
  
  接下来我们看如何给Java类的域赋值,看下面两行代码,
  fid=env->GetFieldID(cls,"number_","I");
  env->SetIntField(obj,fid,i);
  
  第一行代码同前面一样,获得number_的id,第二行我们通过SetIntField函数将i的值赋给number_,其他类似的函数可以参考JDK的文档。
  
  访问javaMethod()的过程同访问域类似,
  jmethodIDmid=env->GetMethodID(cls,"javaMethod","()V");
  env->CallVoidMethod(obj,mid);
  
  需要强调的是,在GetMethodID中,我们需要指定javaMethod方法的类型,域的类型很容易理解,方法的类型如何定义呢,在上面的例子中,我们用的是()V,V表示返回值为空,()表示参数为空。如果是更复杂的函数类型如何表示?看一个例子,
  longf(intn,Strings,int[]arr);
  这个函数的类型符号是(ILjava/lang/String;[I)J,I表示int类型,Ljava/lang/String;表示String类型,[I表示int数组,J表示long。这些都可以在文档中查到。
  
  3.在native方法中使用用户定义的类
  
  JNI不仅能使用Java的基础类型,还能使用用户定义的类,这样灵活性就大多了。大体上使用自定义的类和使用Java的基础类(比如String)没有太大的区别,关键的一点是,如果要使用自定义类,首先要能访问类的构造函数,看下面这一段代码,我们在native方法中使用了自定义的Java类ClassB,
  
  
  jclasscls=env->FindClass("Ltestclass/ClassB;");
  
  jmethodIDid=env->GetMethodID(cls,"<init>","(D)V");
  
  
  jdoubledd=0.033;
  
  jvalueargs[1];
  
  args[0].d=dd;
  
  jobjectobj=env->NewObjectA(cls,id,args);
  
  首先要创建一个自定义类的引用,通过FindClass函数来完成,参数同前面介绍的创建String对象的引用类似,只不过类名称变成自定义类的名称。然后通过GetMethodID函数获得这个类的构造函数,注意这里方法的名称是"<init>",它表示这是一个构造函数。
  
  jobjectobj=env->NewObjectA(cls,id,args);
  生成了一个ClassB的对象,args是ClassB的构造函数的参数,它是一个jvalue*类型。
  
  通过以上介绍的三部分内容,native方法已经看起来完全像Java自己的方法了,至少主要功能上齐备了,只是实现上稍麻烦。而了解了这些,JNI编程的水平也更上一层楼。下面要讨论的话题也是一个重要内容,至少如果没有它,我们的程序只能停留在演示阶段,不具有实用价值。
  
  4.异常处理
  
  在C++和Java的编程中,异常处理都是一个重要的内容。但是在JNI中,麻烦就来了,native方法是通过C++实现的,如果在native方法中发生了异常,如何传导到Java呢?
  
  JNI提供了实现这种功能的机制。我们可以通过下面这段代码抛出一个Java可以接收的异常,
  
  
  jclasserrCls;
  
  env->ExceptionDescribe();
  
  env->ExceptionClear();
  
  errCls=env->FindClass("java/lang/IllegalArgumentException");
  
  env->ThrowNew(errCls,"thrownfromC++code");
  
  如果要抛出其他类型的异常,替换掉FindClass的参数即可。这样,在Java中就可以接收到native方法中抛出的异常。
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