深入理解Android（1）——理解Android中的JNI（上）

我参加了CSDN博客之星评选，如果在过去的一段时间里阳光小强的博客对你有所帮助，在这里希望能投上您宝贵的一票，每天都可以投一次：http://vote.blog.csdn.net/blogstar2014/details?username=lxq_xsyu#content

一、什么是JNI

JNI是Java Native Interface的缩写（Java本地调用），Java程序中的函数可以调用Native语言写的函数（一般指的是C/C++编写的函数），Native语言写的函数可以调用Java层的函数。

二、为什么要有JNI

Java语言的跨平台是因为在不同平台上可以运行Java虚拟机，而虚拟机是跑在具体平台上的，而本质上Java是通过JNI技术实现的跨平台，很多基层的模块在Java语言诞生之前已经有了比较优秀的实现，为了避免重复造轮子所以我们要使用JNI技术来使用已有的模块。

三、Mac OS上的环境搭建

在这里说明一下Max OS上的所需环境搭建，Windows和Linux的请搜索相关资料。

1、安装JDK(此处省略）。

2、安装ADT(Android Develop Tools),包括SDK和ADT插件,下载地址：http://pan.baidu.com/s/1o6OBIHG

3、安装Xcode可以去苹果商店下载安装（免费）。

4、安装Apache ANT(下载地址：http://ant.apache.org/bindownload.cgi）详细安装过程可以参考：http://blog.csdn.net/song_hui_xiang/article/details/14315529

5、安装GNU Make(默认已经安装，所以不用安装）可以使用 make -version命令验证是否安装。

6、安装NDK(下载地址：http://pan.baidu.com/s/1i3l5L8T），解压后在用户根目录下新建文件.bash_profile然后添加如下两行（配置环境变量，可以暂时不配置）。

export ANDROID_NDK_HOME=/Users/lixiaoqiang/Documents/install_tools/ndk/android-ndk-r10c
export PATH=${PATH}:${ANDROID_NDK_HOME}

注意：后面的地址是你解压后的目录

关于上面部分开发工具简要介绍：

1、Apache Ant,是一个将软件编译、测试、部署等步骤联系在一起加以自动化的一个工具，大多用于Java环境中的软件开发。

2、NDK是Android原生开发工具包，可以支持C/C++等原生编程语言开发Android应用，它提供头文件、库和交叉编译工具链。

四、第一个示例程序

转载请说明出处：http://blog.csdn.net/dawanganban

1、为eclipse指定NDK路径

2、导入Android NDK中的示例代码（导入hello-jni工程），做过Android开发的朋友应该很熟悉，这里就不啰嗦了。

3、向项目中添加原生支持

项目——>右击——>Android Tools——>Add Native Support

该项目其实已经包含了一个原生项目，所以这一步可以跳过，我们直接Finish继续。

4、插上手机（模拟器太慢了，建议使用真机）运行项目。在C/C++界面视图我们可以看到如下信息

**** Build of configuration Default for project HelloJni ****

/Users/lixiaoqiang/Documents/install_tools/ndk/android-ndk-r10c/ndk-build all 
Android NDK: WARNING: APP_PLATFORM android-19 is larger than android:minSdkVersion 3 in ./AndroidManifest.xml    
[arm64-v8a] Gdbserver      : [aarch64-linux-android-4.9] libs/arm64-v8a/gdbserver
[arm64-v8a] Gdbsetup       : libs/arm64-v8a/gdb.setup
[x86_64] Gdbserver      : [x86_64-4.9] libs/x86_64/gdbserver
[x86_64] Gdbsetup       : libs/x86_64/gdb.setup
[mips64] Gdbserver      : [mips64el-linux-android-4.9] libs/mips64/gdbserver
[mips64] Gdbsetup       : libs/mips64/gdb.setup
[armeabi-v7a] Gdbserver      : [arm-linux-androideabi-4.6] libs/armeabi-v7a/gdbserver
[armeabi-v7a] Gdbsetup       : libs/armeabi-v7a/gdb.setup
[armeabi] Gdbserver      : [arm-linux-androideabi-4.6] libs/armeabi/gdbserver
[armeabi] Gdbsetup       : libs/armeabi/gdb.setup
[x86] Gdbserver      : [x86-4.6] libs/x86/gdbserver
[x86] Gdbsetup       : libs/x86/gdb.setup
[mips] Gdbserver      : [mipsel-linux-android-4.6] libs/mips/gdbserver
[mips] Gdbsetup       : libs/mips/gdb.setup
[arm64-v8a] Compile        : hello-jni <= hello-jni.c
[arm64-v8a] SharedLibrary  : libhello-jni.so
[arm64-v8a] Install        : libhello-jni.so => libs/arm64-v8a/libhello-jni.so
[x86_64] Compile        : hello-jni <= hello-jni.c
[x86_64] SharedLibrary  : libhello-jni.so
[x86_64] Install        : libhello-jni.so => libs/x86_64/libhello-jni.so
[mips64] Compile        : hello-jni <= hello-jni.c
[mips64] SharedLibrary  : libhello-jni.so
[mips64] Install        : libhello-jni.so => libs/mips64/libhello-jni.so
[armeabi-v7a] Compile thumb  : hello-jni <= hello-jni.c
[armeabi-v7a] SharedLibrary  : libhello-jni.so
[armeabi-v7a] Install        : libhello-jni.so => libs/armeabi-v7a/libhello-jni.so
[armeabi] Compile thumb  : hello-jni <= hello-jni.c
[armeabi] SharedLibrary  : libhello-jni.so
[armeabi] Install        : libhello-jni.so => libs/armeabi/libhello-jni.so
[x86] Compile        : hello-jni <= hello-jni.c
[x86] SharedLibrary  : libhello-jni.so
[x86] Install        : libhello-jni.so => libs/x86/libhello-jni.so
[mips] Compile        : hello-jni <= hello-jni.c
[mips] SharedLibrary  : libhello-jni.so
[mips] Install        : libhello-jni.so => libs/mips/libhello-jni.so

**** Build Finished ****

这个过程其实就是在构建原生组件并和Java应用程序打包的过程。此时在我们手机上就可以看到一行文字

五、项目结构及主要目录介绍

1、jni目录：包含原生组件的源代码及描述原生组件构建方法的Make文件（Android.mk），该目录作为NDK构建项目时的构建目录。

2、libs目录：包含指定目标平台的独立子目录，在打包时该目录被包含在apk文件中。

3、obj目录：这是一个中间目录，编译源码后产生的目标文件都保存在该目录下，我们最好不用访问该目录。

六、 实例工程解析

Android.mk的内容如下

# Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
#
LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE    := hello-jni
LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

有关Makefile的知识请参考我的另一篇博文：http://blog.csdn.net/dawanganban/article/details/38750151

第一行：Android.mk文档必须以LOCAL_PATH变量的定义开头，my-dir是一个系统的宏定义，来定义源文件的目录位置。

第二行：Android构建系统将CLEAR_VARS变量设置为clear-vars.mk片段的位置，更多片段的makefile文件请看ndkuildcore目录，如下：

作用是清除除了LOCAL_PATH以外的LOCAL_<name>变量，这样可以避免冲突。

第三行：每一个原生组件被称为一个模块，LOCAL_MODULE变量用来给这些模块设定一个唯一的名称。

第四行：LOCAL_SRC_FILES变量定义用来建立和组装这个模块的源文件列表，用空格隔开。

第五行：指明了build-shared-library.mk文件的保存位置，该片段包含了将源文件构建成共享库的必要过程。

下面我们来看看HelloJni.java

/*
 * Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
 *
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 * you may not use this file except in compliance with the License.
 * You may obtain a copy of the License at
 *
 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 *
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 * See the License for the specific language governing permissions and
 * limitations under the License.
 */
package com.example.hellojni;

import android.app.Activity;
import android.widget.TextView;
import android.os.Bundle;


public class HelloJni extends Activity
{
    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
    {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        /* Create a TextView and set its content.
         * the text is retrieved by calling a native
         * function.
         */
        TextView  tv = new TextView(this);
        tv.setText( stringFromJNI() );
        setContentView(tv);
    }

    /* A native method that is implemented by the
     * 'hello-jni' native library, which is packaged
     * with this application.
     */
    public native String  stringFromJNI();

    /* This is another native method declaration that is *not*
     * implemented by 'hello-jni'. This is simply to show that
     * you can declare as many native methods in your Java code
     * as you want, their implementation is searched in the
     * currently loaded native libraries only the first time
     * you call them.
     *
     * Trying to call this function will result in a
     * java.lang.UnsatisfiedLinkError exception !
     */
    public native String  unimplementedStringFromJNI();

    /* this is used to load the 'hello-jni' library on application
     * startup. The library has already been unpacked into
     * /data/data/com.example.hellojni/lib/libhello-jni.so at
     * installation time by the package manager.
     */
    static {
        System.loadLibrary("hello-jni");
    }
}

从上面可以看到调用了原生的stringFromJNI()方法，使用关键字native来通知Java编译器，这个是用另一种语言实现的，再通过加装共享库(static语句块）hello-jni来告诉虚拟机原生方法的具体实现。java.lang.System类提供了两个静态方法，load和loadLibrary用来运行时加载共享库。下面我们来看看具体的实现。

#include <string.h>
#include <jni.h>

/* This is a trivial JNI example where we use a native method
 * to return a new VM String. See the corresponding Java source
 * file located at:
 *
 *   apps/samples/hello-jni/project/src/com/example/hellojni/HelloJni.java
 */
jstring
Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env,
                                                  jobject thiz )
{
#if defined(__arm__)
  #if defined(__ARM_ARCH_7A__)
    #if defined(__ARM_NEON__)
      #if defined(__ARM_PCS_VFP)
        #define ABI "armeabi-v7a/NEON (hard-float)"
      #else
        #define ABI "armeabi-v7a/NEON"
      #endif
    #else
      #if defined(__ARM_PCS_VFP)
        #define ABI "armeabi-v7a (hard-float)"
      #else
        #define ABI "armeabi-v7a"
      #endif
    #endif
  #else
   #define ABI "armeabi"
  #endif
#elif defined(__i386__)
   #define ABI "x86"
#elif defined(__x86_64__)
   #define ABI "x86_64"
#elif defined(__mips64)  /* mips64el-* toolchain defines __mips__ too */
   #define ABI "mips64"
#elif defined(__mips__)
   #define ABI "mips"
#elif defined(__aarch64__)
   #define ABI "arm64-v8a"
#else
   #define ABI "unknown"
#endif

    return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !  Compiled with ABI " ABI ".");
}

第一个参数JNIEnv是指向可用JNI函数表的接口指针，第二个参数jobject是HelloJni类实例的java对象。最后一句代码是用c字符串创建UTF-8的Java字符串。