一、JNI（Java Native Interface）
1、什么是JNI：
JNI(Java Native Interface):java本地開發接口
JNI是一個協議，這個協議用來溝通java代碼和外部的本地代碼(c/c++)
外部的c/c++代碼也可以調用java代碼
2、為什么使用JNI：
效率上 C/C++是本地語言，比java更高效
代碼移植，如果之前用C語言開發過模塊，可以復用已經存在的c代碼
java反編譯比C語言容易，一般加密算法都是用C語言編寫，不容易被反編譯
3、Java基本數據類型與C語言基本數據類型的對應
3、引用類型對應
4、堆內存和棧內存的概念
棧內存：系統自動分配和釋放，
保存全局、靜態、局部變量，
在站上分配內存叫靜態分配，
大小一般是固定的
堆內存：程序員手動分配(malloc/new)和釋放(free/java不用手動釋放，由GC回收)，
在堆上分配內存叫動態分配，
一般硬件內存有多大堆內存就有多大
二、交叉編譯
1、交叉編譯的概念
交叉編譯即在一個平台，編譯出另一個平台能夠執行的二進制代碼
主流平台有： Windows、 Mac os、 Linux
主流處理器： x86、 arm、 mips
2、交叉編譯的原理
即在一個平台上，模擬其他平台的特性
編譯的流程： 源代碼-->編譯-->鏈接-->可執行程序
3、交叉編譯的工具鏈
多個工具的集合，一個工具使用完后接着調用下一個工具
4、常見的交叉編譯工具
NDK(Native Development Kit): 開發JNI必備工具，就是模擬其他平台特性類編譯代碼的工具
CDT(C/C++ Development Tools): 是Eclipse開發C語言的一個插件，高亮顯示C語言的語法
Cygwin: 一個Windows平台的Unix模擬器（可以參考之前博客Cygwin簡介及使用）
5、NDK的目錄結構（可以在Google官網下載NDK開發工具，需要翻牆）
docs: 幫助文檔
build/tools：linux的批處理文件
platforms：編譯c代碼需要使用的頭文件和類庫
prebuilt：預編譯使用的二進制可執行文件
sample：jni的使用例子
source：ndk的源碼
toolchains：工具鏈
ndk-build.cmd:編譯打包c代碼的一個指令，需要配置系統環境變量
三、JNI的第一個例子
好了，准備知識已經完畢，下面開始我們的一個JNI例子。
1、新建一個Android項目，在根目錄下創建 jni文件夾，用於存放 C源碼。
2、在java代碼中，創建一個本地方法 getStringFromC 本地方法沒有方法體。
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private native String getStringFromC();
3、在jni中創建一個C文件，定義一個函數實現本地方法，函數名必須用使用 本地方法的全類名，點改為下划線。
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <jni.h> 4 //方法名必須為本地方法的全類名點改為下划線，穿入的兩個參數必須這樣寫， 5 //第一個參數為Java虛擬機的內存地址的二級指針，用於本地方法與java虛擬機在內存中交互 6 //第二個參數為一個java對象，即是哪個對象調用了這個 c方法 7 jstring Java_com_mwp_jnihelloworld_MainActivity_getStringFromC(JNIEnv* env, 8 jobject obj){ 9 //定義一個C語言字符串 10 char* cstr = "hello form c"; 11 //返回值是java字符串，所以要將C語言的字符串轉換成java的字符串 12 //在jni.h 中定義了字符串轉換函數的函數指針 13 //jstring (*NewStringUTF)(JNIEnv*, const char*); 14 //第一種方法：很少用 15 jstring jstr1 = (*(*env)).NewStringUTF(env, cstr); 16 //第二種方法，推薦 17 jstring jstr2 = (*env) -> NewStringUTF(env, cstr); 18 return jstr2; 19 }
4、在jni中創建 Android.mk文件，用於配置 本地方法
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LOCAL_PATH := $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) #編譯生成的文件的類庫叫什么名字 LOCAL_MODULE := hello #要編譯的c文件 LOCAL_SRC_FILES := Hello.c include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
5、在jni目錄下執行 ndk-build.cmd指令，編譯c文件
6、在java代碼中加載編譯后生成的so類庫，調用本地方法，將項目部署到虛擬機上之后就會發現toast彈出的C代碼定義的字符串，第一個例子執行成功了。
static{ //加載打包完畢的 so類庫 System.loadLibrary("hello"); }
7、jni打包的C語言類庫默認僅支持 arm架構，需要在jni目錄下創建 Android.mk 文件添加如下代碼可以支持x86架構
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APP_ABI := armeabi armeabi-v7a x86
四、JNI常見錯誤
1、findLibrary returned null:
CPU平台不匹配 或者 在加載類庫時，類庫名字寫錯了
2、本地方法找不到：
忘記加載類庫了 或者 C代碼中方法名寫錯了
五、javah工具與javap工具
1、javah: 生成本地方法頭文件
需要在C/C++模塊下才能生效
在JDK1.7中，在src目錄下執行javah 全類名
在JDK1.6中，在bin/classes目錄下執行
2、javap: 打印方法簽名
在C語言中調用java的方法需要用到反射，C語言的反射需要一個方法簽名，使用javap能夠生成方法簽名，很熟練的話也可以自己寫方法簽名
在bin/classes目錄下執行 javap -s 全類名
六、使用本地方法加密字符串的一個小例子
C語言字符串與Java中的字符串類型不同，所以需要進行字符串類型轉換。
一個重要的思想：C語言計算字符串的長度不方便，但是java很方便，只需要調用一個length()方法就可以，所以像這種需求，那個語言有優勢就用哪個語言算，算完當做參數傳遞給另一種語言就ok。
混合語言編程這應該是一種非常有用的思想。
Java非常容易被反編譯，所以加密都是用 c語言寫的
#include <jni.h> #include <string.h> //將java字符串轉換為c語言字符串（工具方法） char* Jstring2CStr(JNIEnv* env, jstring jstr) { char* rtn = NULL; jclass clsstring = (*env)->FindClass(env,"java/lang/String"); jstring strencode = (*env)->NewStringUTF(env,"GB2312"); jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env,clsstring, "getBytes", "(Ljava/lang/String;)[B"); jbyteArray barr= (jbyteArray)(*env)->CallObjectMethod(env,jstr,mid,strencode); // String .getByte("GB2312"); jsize alen = (*env)->GetArrayLength(env,barr); jbyte* ba = (*env)->GetByteArrayElements(env,barr,JNI_FALSE); if(alen > 0) { rtn = (char*)malloc(alen+1); //"\0" memcpy(rtn,ba,alen); rtn[alen]=0; } (*env)->ReleaseByteArrayElements(env,barr,ba,0); // return rtn; } JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_mwp_encodeanddecode_MainActivity_encode (JNIEnv * env, jobject obj, jstring text, jint length){ char* cstr = Jstring2CStr(env, text); int i; for(i = 0;i<length;i++){ *(cstr+i) += 1; //加密算法，將字符串每個字符加1 } return (*env)->NewStringUTF(env,cstr); } JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_mwp_encodeanddecode_MainActivity_decode (JNIEnv * env, jobject obj, jstring text, jint length){ char* cstr = Jstring2CStr(env, text); int i; for(i = 0;i<length;i++){ *(cstr+i) -= 1; } return (*env)->NewStringUTF(env, cstr); }
七、JNI操作一個數組（引用傳遞）
傳遞數組其實是傳遞一個堆內存的數組首地址的引用過去，所以實際操作的是同一塊內存，
當調用完方法，不需要返回值,實際上參數內容已經改變，
Android中很多操作硬件的方法都是這種C語言的傳引用的思路
1 public class MainActivity extends Activity { 2 3 static{ 4 System.loadLibrary("encode"); 5 } 6 int[] array = {1,2,3,4,5}; 7 @Override 8 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 9 super.onCreate(savedInstanceState); 10 setContentView(R.layout.activity_main); 11 } 12 13 public void click(View v){ 14 encodeArray(array); 15 //不需要返回值，實際操作的是同一塊內存，內容已經發生了改變 16 for (int i : array) { 17 System.out.println(i); 18 } 19 } 20 21 //傳遞數組其實是傳遞一個堆內存的數組首地址的引用過去，所以實際操作的是同一塊內存， 22 //當調用完方法，不需要返回值,實際上參數內容已經改變， 23 //Android中很多操作硬件的方法都是這種C語言的傳引用的思路，要非常熟練 24 private native void encodeArray(int[] arr); 25 }
1 #include <jni.h> 2 /* 3 * Class: com_mwp_jniarray_MainActivity 4 * Method: encodeArray 5 * Signature: ([I)V 6 */ 7 JNIEXPORT void JNICALL Java_com_mwp_jniarray_MainActivity_encodeArray 8 (JNIEnv * env, jobject obj, jintArray arr){ 9 //拿到整型數組的長度以及第0個元素的地址 10 //jsize (*GetArrayLength)(JNIEnv*, jarray); 11 int length = (*env)->GetArrayLength(env, arr); 12 // jint* (*GetIntArrayElements)(JNIEnv*, jintArray, jboolean*); 13 int* arrp = (*env)->GetIntArrayElements(env, arr, 0); 14 int i; 15 for(i = 0;i<length;i++){ 16 *(arrp + i) += 10; //將數組中的每個元素加10 17 } 18 }
八、偷用美圖秀秀的C語言本地類庫加深JNI的理解
項目中不需要有c代碼，只需要有一個編譯過后的類庫供Java調用就可以了。
將美圖秀秀的apk文件解壓縮，將lib目錄下C類庫導入自己的項目，
反編譯美圖秀秀的apk文件，將其本地方法類 JNI.java復制到自己的項目
根據本地方法名和參數猜函數的作用及如何使用，
下例調用了美圖的一個LOMO美化效果
1 public class MainActivity extends Activity { 2 3 static{ 4 //加載美圖秀秀的類庫 5 System.loadLibrary("mtimage-jni"); 6 } 7 private ImageView iv; 8 private Bitmap bitmap; 9 @Override 10 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 11 super.onCreate(savedInstanceState); 12 setContentView(R.layout.activity_main); 13 14 iv = (ImageView) findViewById(R.id.iv); 15 16 bitmap = BitmapFactory.decodeFile("sdcard/aneiyi.jpg"); 17 iv.setImageBitmap(bitmap); 18 } 19 20 public void click(View v){ 21 22 int width = bitmap.getWidth(); 23 int height = bitmap.getHeight(); 24 25 //用於保存所有像素信息的數組 26 int[] pixels = new int[width*height]; 27 //獲取圖片的像素顏色信息，保存至pixels 28 bitmap.getPixels(pixels, 0, width, 0, 0, width, height); 29 30 JNI jni = new JNI(); 31 //調用美圖秀秀本地庫中的美圖方法，靠猜 32 //arg0:保存了所有像素顏色信息的數組 33 //arg1:圖片的寬 34 //arg2:圖片的高 35 //此方法是通過改變pixels的像素顏色值來實現美化效果，傳遞一個數組參數是不需要返回值的 36 jni.StyleLomoB(pixels, width, height); 37 38 Bitmap bmNew = Bitmap.createBitmap(pixels, width, height, bitmap.getConfig()); 39 iv.setImageBitmap(bmNew); 40 } 41 }
九、在C語言中調用java方法（反射）
1、有時需要在C語言中調用java的方法，如刷新UI顯示加載資源進度
在本地方法C語言代碼中打印 Android的Logcat日志輸出，Google已經幫我們封裝好了方法，只需要調用一下就可以
如果要輸出中文的話，必須將C語言的文件編碼改成 utf-8,否則亂碼
在C語言中調用java的方法需要用到反射，C語言的反射需要一個方法簽名，使用javap能夠生成方法簽名，很熟練的話也可以自己寫方法簽名
在bin/classes目錄下執行 javap -s 全類名
1 public class MainActivity extends Activity { 2 static{ 3 System.loadLibrary("hello"); 4 } 5 6 @Override 7 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 8 super.onCreate(savedInstanceState); 9 setContentView(R.layout.activity_main); 10 } 11 12 public void click(View v){ 13 cLog(); 14 } 15 16 public native void cLog(); 17 18 public void show(String message){ 19 Builder builder = new Builder(this); 20 builder.setTitle("標題"); 21 builder.setMessage(message); 22 builder.show(); 23 } 24 25 }
#include <jni.h> #include <android/log.h> #define LOG_TAG "System.out" #define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__) #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__) JNIEXPORT void JNICALL Java_com_mwp_ccalljava2_MainActivity_cLog (JNIEnv * env, jobject obj){ //打印log輸出 LOGD("我是C語言打印的debug日志"); LOGI("我是C語言打印的info日志"); //通過反射來調用java的方法，需要知道方法簽名，使用javap得到方法簽名 //在bin/classes目錄下執行 javap -s 全類名 //1、得到類的字節碼對象 //jclass (*FindClass)(JNIEnv*, const char*); jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/mwp/ccalljava2/MainActivity"); //jmethodID (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*); jmethodID methodID = (*env)->GetMethodID(env, clazz, "show", "(Ljava/lang/String;)V"); //void (*CallVoidMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...); (*env)->CallVoidMethod(env,obj,methodID, (*env)->NewStringUTF(env, "這是彈窗的內容")); }
LOCAL_PATH := $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) LOCAL_LDLIBS += -llog LOCAL_MODULE := hello LOCAL_SRC_FILES := log.c include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
十、模擬監測壓力傳感器
傳感器的原理是使用敏感電阻如（光敏電阻，熱敏電阻）等監測電流電壓的變化
Android程序只需要處理傳感器傳遞的數據，並將其顯示在界面上就可以。
下面模擬一個壓力傳感器來練習JNI編程
1 public class MainActivity extends Activity { 2 static{ 3 System.loadLibrary("monitor"); 4 } 5 private MyProgressBar mpb; 6 @Override 7 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 8 super.onCreate(savedInstanceState); 9 setContentView(R.layout.activity_main); 10 11 mpb = (MyProgressBar) findViewById(R.id.mpb); 12 mpb.setMax(100); 13 } 14 15 public void start(View v){ 16 new Thread(){ 17 public void run() { 18 startMonitor(); 19 }; 20 }.start(); 21 } 22 23 public void stop(View v){ 24 stopMonitor(); 25 } 26 27 public native void startMonitor(); 28 public native void stopMonitor(); 29 30 //供本地方法調用刷新UI 31 public void show(int pressure){ 32 mpb.setPressure(pressure); 33 } 34 }
#include <jni.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> //模擬壓力傳感其傳遞數據 int getPressure(){ return rand()%101; } //用於控制循環的開關 int monitor; JNIEXPORT void JNICALL Java_com_mwp_monitor_MainActivity_startMonitor (JNIEnv * env, jobject obj){ monitor = 1; int pressure; jclass clazz; jmethodID methodid; while(monitor){ //本地方法獲取傳感器數據 pressure= getPressure(); //使用反射調用java方法刷新界面顯示 //jclass (*FindClass)(JNIEnv*, const char*); clazz= (*env)->FindClass(env, "com/mwp/monitor/MainActivity"); //jmethodID (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*); methodid= (*env)->GetMethodID(env, clazz, "show","(I)V"); // void (*CallVoidMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...); (*env)->CallVoidMethod(env, obj, methodid, pressure); sleep(1); } } JNIEXPORT void JNICALL Java_com_mwp_monitor_MainActivity_stopMonitor (JNIEnv * env, jobject obj){ //結束循環 monitor = 0; }
十一、使用C++代碼實現本地方法
1、把c文件后綴名換成cpp
2、Android.mk文件中的hello.c也要換成hello.cpp
3、c++的使用的環境變量結構體中，訪問了c使用的結構體的函數指針，函數名全部都是一樣的，只是參數去掉了結構體指針
4、訪問函數指針時，把env前面的*號去掉，因為此時env已經是一級指針
5、clean，清除之前編譯的殘留文件
6、把聲明函數的h文件放入jni文件夾中，include該h文
#include <jni.h> #include "com_mwp_cplusplus_MainActivity.h" JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_mwp_cplusplus_MainActivity_helloC (JNIEnv * env, jobject obj){ char* cstr = "hello from c"; //return (*env)->NewStringUTF(env, cstr); return env->NewStringUTF(cstr); }