android jni学习

       现在很多app都不是仅仅的android sdk搭建而成的，都是混合式的居多，也就是说，一个android app，一方面包含有c或者c++的底层代码，一方面还有html5的网页，所以，拓展学习很有必要。

       这篇文章，我们就说一下android怎么通过jni来和本地代码（C/C++）通信的。

       这里，得先简单说一下NDK和JNI的区别；

         （1）NDK是android的特性，JNI是java的特性；

         （2）NDK是android一系列工具的集合，通过这些工具，一方面简化jni的编写，一方面简化我们把原生代码和java代码一起混合打包成为一个apk；JNI可以理解为一门语言，Java Native Interface java原生接口

       这里，我们主要聊一下JNI的机制问题，至于NDK中的种种工具的用法，这里暂且不谈。

       JNI原理

       JVM和JNIENV

       JVM是一个java虚拟机，JVM中可以有多个java线程，而一个线程对应与一个JNIENV，这些JNIENV保存在TLS中，而且是互相不干扰的。

       java访问本地代码

       1 通过loadLibrary导入本地代码的so包，这一个过程，把本地代码的函数映射到一个函数表里面；

       2 在java端通过声明native方法，告知jvm该方法从本地代码中找寻；

       3 jvm从步骤1中找寻相应的原生函数；

       本地代码访问java

        通过JVM，JVM把java代码隔绝到一个独立的环境中，造就了它的跨平台性，也导致了它和本地代码的通信更加困难，我们可以通过JNI提供的接口函数进行操作。

       JNI数据传递

       JNI本来就是做数据转化和传递的，可以把它理解为一个胶水，用来连接本地代码（c/c++）和java的接口，所以，我们本地代码工程师只需关注C/C++代码即可，然后通过JNI把C/C++编写好的函数进行转化，提供给android 的java层使用即可。

       基本数据类型

       我们知道，本地代码的基本数据类型和平台有关，如int，不一定为4个字节，而java的就恒定为4个字节，这对这种情况，JNI充当了个中介的角色，

         引用类型

          类，实例，所有的数组都是引用类型

   

          JNI访问java成员

         java中类成员和指静态属性和静态方法，它们属于类而不属于对象；而对象成员是指非静态属性和非静态方法，它们属于对象而非类，正因为如此，在JNI中访问类成员和对象成员是不一样的。

        获取类名

       如果java层传入JNI层对象，可以通过(*env)->GetObjectClass(env,obj)来获取该类，否则，通过(*env)->FindClass(env,".../.../...")获取，获取到jclass中。

        获取属性ID和方法ID

        JNI在jni.h中定义了jFielId和jMethodId用来表示java的属性和方法，其中方法如下：    

// 根据属性签名返回clazz类中的该属性ID

jfieldIDGetFieldID(JNIEnv*env,jclass clazz, const char*name, const char *sig);

//如果获得静态属性ID，则调用下面的函数

jfieldIDGetStaticFieldID(JNIEnv*env,jclass clazz, constchar *name, const char *sig);

//根据方法签名返回clazz类中该方法ID

jmethodIDGetMethodID(JNIEnv*env,jclass clazz, const char*name, const char *sig);


//如果是静态方法，则调用下面的函数实现

jmethodIDGetStaticMethodID(JNIEnv*env,jclass clazz, constchar *name, const char *sig);

         可见，属性和方法，静态和非静态JNI中都定义了不同的方法获取。其中参数说明，clazz表示该属性或方法所属的类，有前面获取类名得到（注意区分类和对象），name表示该属性或者方法名，sig表示该属性或者方法名的类型签名。

         JNI类型签名

        上面提到，sig参数需要用到类型签名，为啥需要用到类型签名呢，源于java的面向对象的思想，java支持重载，即一个名字完全相同的函数，只要参数或者返回值不同，那也是不同的函数，所以JNI中通过这种方式来区别。

类型签名

Java类型

类型签名

Java类型

Z

boolean

[

[]

B

byte

[I

int[]

C

char

[F

float[]

S

short

[B

byte[]

I

int

[C

char[]

J

long

[S

short[]

F

float

[D

double[]

D

double

[J

long[]

L

类

[Z

boolean[]

V

void

 

 

       这里需要注意以下几点：

         1 类名以为L开头，别想当然的觉得是Long的签名；

         2 类名以/分隔，（java的包名本来就是一层层的文件夹），以;结束，别忘了结束符号；

         3 括号内（）是参数，中间没有分隔，如果没有参数，留空，括号外为返回值 如()V;

       JNI操作java属性或方法

        前面取得了methodid之后，就可以根据这个id来来获取或者设置属性或方法了。

取得Java属性的JNI方法定义如下：

j<类型>Get<类型>Field(JNIEnv* env,jobject obj,jfieldID fieldID);


j<类型>Get Static<类型>Field(JNIEnv* env,jobject obj,jfieldID fieldID);


设置Java属性的JNI方法定义如下：

voidSet<类型>Field(JNIEnv* env,jobject obj, jfieldID fieldID, j<类型>val);

void SetStatic<类型>Field(JNIEnv* env,jobject obj, jfieldID fieldID, j<类型>val);

JNI提供了下面的方法用来调用Java方法：

// 调用Java成员方法

Call<Type>Method(JNIEnv* env,jobject obj,jmethodID methodID,...);

Call<Type>MethodV(JNIEnv* env,jobject clazz, jmethodIDmethodID,va_listargs);

Call<Type>tMethodA(JNIEnv* env,jobject clazz,jmethodID methodID,constjvalue *args);

// 调用Java静态方法

CallStatic<Type>Method(JNIEnv* env,jclass clazz,jmethodID methodID,...);

CallStatic<Type>MethodV(JNIEnv* env,jclass clazz,jmethodID methodID,va_listargs);

CallStatic<Type>tMethodA(JNIEnv* env,jclass clazz,jmethodID methodID,constjvalue *args);

         传入env指针，类或者对象（非静态用类，静态用对象），方法id即可。这里简单说一下带V或A或不带的区别。

最常用的是不带的，里面是一个可变参数，带V的传入的是以向量表形式传入参数，带A的表示以jvalue数组提供的列表。

        在本地代码操作java对象

         

jobjectNewObject(JNIEnv* env,jclass clazz, jmethodIDmethodID,...);

jobjectNewObjectV(JNIEnv* env,jclass clazz,jmethodIDmethodID,va_list args);

jobjectNewObjectA(JNIEnv* env,jclassclazz, jmethodIDmethodID,const jvalue *args) ;

         这里的方法id，是构造函数的方法id，所以创建一个java对象的简单步骤可为：

           1 获取到该类；

           2 获取构造函数方法id，(*env)->GetMethodId(env,class,"<init>",()V),第三个参数为<init>或者类名

        创建java对象

         为了返回java环境的字符串，jni提供了相应的方法；

根据传入的宽字符串创建一个JavaString对象

jstringNewString(const jchar *unicode, jsizelen)

根据传入的UTF-8字符串创建一个JavaString对象

jstringNewStringUTF(const char *utf)

          为了处理java传入的字符串String，也有类似的方法；

将一个jstring对象，转换为（UTF-16）编码的宽字符串（jchar*）:

const jchar*GetStringChars(jstring str,jboolean*isCopy) 

将一个jstring对象，转换为（UTF-8）编码的字符串（char*）:

 const char*GetStringUTFChars(jstringstr,jboolean *isCopy)

            isCopy可为NULL，JNI_FALSE，JNI_TRUE，为true表示在本地开辟内存，把该java 的string拷贝到该内存中，然后返回指向该内存的指针，为false表示不另外开辟内存，而是直接指向java中string的内存地址。NULL表示不关心是否拷贝。不管怎么样，在用完之后，都得释放该内存。

RealeaseStringChars(jstringjstr,const jchar*str)

RealeaseStringUTFChars(jstringjstr,constchar* str)

          Java数组在本地代码中的处理

         数组其实和属性差不多，不过它比较灵活，这里说一下几个要点

           1  如果java未传入数组，我们可以先通过GetFieldId获取到该数组id，然后根据把该id传入GetObjectField中，返回值强转成为对应的array。

             2   获取数组长度，GetArrayLength;

             3  获取数组元素，GetObjectArrayElements，返回的是该数组的地址，可通过该地址操作数组；

             4  NewObjectArray新建数组，可用于返回给java；

             5 用完干数组元素记得释放 Realease<Type>ArrayElements；

       

       最后补充一下c和java之间怎么传递json格式的数据。有经验的朋友知道，在c中是有用于封装和解封装json格式的库，这里我直接把源码拷过来用，里面把函数已经做了很好的封装，直接调用即可；

         c把json格式传到java大概步骤如下：

       1 在c中创建json格式  cJSON_CreateObject();

       2  添加item  cJSON_AddStringToObject

       3  json格式转char*    cJSON_Print

       4  用完之后记得删掉该json  cJSON_Delete;

         java把json格式传到c大概步骤如下：

       1 cJSON_Parse把char*的字符转为cJSON格式；

       2 cJSON_GetObjectItem获取到java的json key，再转化即可。

     

           其实就是库的使用，这里不再赘述，可看我的demo。

          总结：把android jni的大概内容大概过了一遍，其中包括一些原理，类型转换等，知道这些简单的步骤，可以开始着手相关的工作，在工作中慢慢的磨合即可。当然，要做好android的本地代码部分，关键还是要有c/c++功底，可以找个教程简单复习一下。

        我自己写了个demo，里面包含了大部分的数据转化，包含了json格式的转换等，在android studio的环境下编写，大家可下载看看。地址点击打开链接