1 JNI 簡介
在Android Framework中，需要提供一種媒介或 橋梁，將Java層（上層）與C/C++層（下層）有機的聯系起來，使得他們互相協調完成某些任務。而充當這種媒介的就是Java本地接口（JNI，Java Native Interface）。
JNI提供一些列的接口，允許Java類與C/C++等本地編輯語言（在JNI中，這些語言被稱為 本地語言）編寫的應用 程序、模塊 、庫進行交互操作。比如，在Java類中使用C語言庫中的函數或在C語言中使用 Java類庫，都需要借助JNI。
Android NDK是一個開發工具集，提供一系列工具快速開發C/C++的動態庫，並能自動將 .so/.dll 和 Java 應用一起打包到Apk；
NDK提供工具可以方便JNI調用C/C++,而且提供了交叉編譯器可以修改.mk文件生成特定CPU平台的動態庫，並能將so和java應用一起打包到apk中；簡單說就是JNI負責Java與C/C++進行互相操作，NDK提供工具方便在Android平台使用JNI；
2 JNI 的使用場景
JNI通常有下列使用場景：
▨ 注重處理速度：
與本地代碼（C/C++等）相比，Java代碼的執行速度回慢一些。如果對某段程序的執行速度有較高的要求，建議使用C/C++編寫代碼。而后在Java中通過JNI 調用基於C/C++編寫的部分。在開發圖像處理或信號處理這類對CPU處理速度有較高要求的程序時，使用C/C++等本地語言編寫的相應模塊，執行效率 更高，性能也好得多。
▨ 硬件控制：
為了更好第控制硬件，硬件控制代碼通常使用C語言編寫。
▨ 已有C/C++代碼的復用：
在編程過程中，常常會使用一些已經編寫好的C/C++代碼，及提高編寫效率，又確保程序的安全性與健壯性，這類在第三方庫里較為常見，現在許多第三方庫都是有C/C++庫編寫的，比如Ffmpeg。
▨ 代碼保護：
由於APK的Java層代碼很容易反編譯，而C/C++庫反編譯難度很大。
▨ 平台之間移植應用。
在實際Android應用開發中，開發者通常使用Android SDK開發Java程序。而對於性能要求較高的，常常使用Android提供的 NDK（Native Development Kit） 開發基於C/C++的本地庫。而后再通過 JNI將Java程序與C/C++程序集成在一起。NDK提供了一些列的工具，幫助開發者快速開發C/C++動態庫。
3 Java中調用C函數庫
3.1 在 Android Studio 新建項目
第一步：我們需要下載兩個至關重要的Tools，一個是CMake，一個是NDK。
第二步：新建 Project
創建完成后，如下圖：
C/C++文件一般存放於cpp目錄下。接下來我們看下配置文件 build.gradle：
CMakeLists.txt（代碼 3.1-1）：
1 cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1) # Android Studio最低要求版本 2 3 add_library( # 當前庫名稱. 4 native-lib 5 6 # 將庫設置為共享庫。 7 SHARED 8 9 # 加載該庫里的文件. 10 native-lib.cpp)
3.2 多目錄，多層次目錄時的配置問題
這時，cpp.CMakeLists.txt 設置如下所示（代碼 3.2-1）：
1 cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1) #指定編譯器版本 2 3 #指定子文件夾 4 add_subdirectory(first) 5 add_subdirectory(second)
cpp.first.CMakeLists.txt（代碼 3.2-2）
1 set(LIBRARY first-lib) # 定義庫名稱 LIBRARY = first-lib 2 3 file(GLOB_RECURSE cpp_first "./*.cpp") # first目錄下的所有 .cpp 文件 4 5 add_library( # 設置庫的名稱。 6 ${LIBRARY} 7 8 # 將庫設置為共享庫。 9 SHARED 10 11 # 提供源文件的相對路徑。 12 ${cpp_first} 13 ) 14 15 find_library( #設置路徑變量的名稱。 16 log-lib 17 18 # 指定您希望CMake定位的NDK庫的名稱。 19 log) 20 21 target_link_libraries( #指定目標庫。 22 ${LIBRARY} 23 24 # 將目標庫鏈接到NDK中包含的日志庫。 25 ${log-lib})
3.3 下面看看 java 代碼是如何實現的
以類 dinn.cappjni.HelloJNI.java 為例（代碼 3.3-1）：
1 package dinn.cappjni; 2 3 public class HelloJNI { 4 5 static { 6 System.loadLibrary("first-lib"); // 加載本地庫“first-lib”，即 代碼 3.2-2 7 } 8 9 public native void printHello(); // ① 使用【native】關鍵字申明本地方法，該方法與用C++編寫的JNI本地函數相對應。 10 11 public native String printString(String str); 12 }
那么C++代碼如何寫呢？我們可通過命令（javah -jni xxx）生成（注意目錄要定位到 java 這層，也可通過 -classpath 重寫定位位置。）：
生成成功后，刷新工程目錄，就可以看見生成的文件：
然后，我們可以將文件移動到cpp目錄下。下面是 dinn_cappjni_HelloJNI.h 的內容（代碼 3.3-2）：
1 /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ 2 #include <jni.h> 3 /* Header for class dinn_cappjni_HelloJNI */ 4 5 #ifndef _Included_dinn_cappjni_HelloJNI 6 #define _Included_dinn_cappjni_HelloJNI 7 #ifdef __cplusplus 8 extern "C" { // extern "C"的主要作用就是為了能夠正確實現C++代碼調用其他C語言代碼。 9 #endif 10 /* 11 * Class: dinn_cappjni_HelloJNI 12 * Method: printHello 13 * Signature: ()V 14 */ 15 JNIEXPORT void JNICALL Java_dinn_cappjni_HelloJNI_printHello (JNIEnv *, jobject); 16 17 /* 18 * Class: dinn_cappjni_HelloJNI 19 * Method: printString 20 * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; 21 */ 22 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_dinn_cappjni_HelloJNI_printString (JNIEnv *, jobject, jstring); 23 24 #ifdef __cplusplus 25 } 26 #endif 27 #endif
接下來，我們實現 dinn_cappjni_HelloJNI.cpp 的內容（代碼3.3-3）：
1 #include <string> 2 #include "dinn_cappjni_HelloJNI.h" 3 4 extern "C" { 5 /* 6 * Class: dinn_appdemojni_HelloJNI 7 * Method: printhello 8 * Signature: ()V 9 */ 10 JNIEXPORT void JNICALL Java_dinn_cappjni_HelloJNI_printHello(JNIEnv *env, jobject obj) { 11 printf("Hello JNI!"); 12 return; 13 } 14 15 /* 16 * Class: dinn_appdemojni_HelloJNI 17 * Method: printString 18 * Signature: (Ljava/lang/String;)V 19 */ 20 JNIEXPORT jstring JNICALL 21 Java_dinn_cappjni_HelloJNI_printString(JNIEnv *env, jobject obj, jstring str) { 22 // 將String字符串轉換成 C字符串 23 const char *chars = env->GetStringUTFChars(str, 0); 24 printf("%s! \n", chars); 25 26 std::string strOld = chars; 27 std::string strNew = "您輸入的是：" + strOld; 28 return env->NewStringUTF(strNew.c_str()); 29 } 30 }
最后在 Java 中使用時其實很簡單，直接調用類HelloJNI中的方法即可，如（代碼 3.3-4）所示：
(new HelloJNI()).printHello();
至此，我們實現了 Java 調取本地 C/C++ 函數。那么 本地 C/C++ 庫又是怎么調用 Java 的方法呢？
4 在 C 中調用 Java 方法
4.1 新建 Java文件 JniTest.java
1 public class JniTest { 2 3 private String content; 4 5 public JniTest(String content) { 6 this.content = content; 7 } 8 9 // 此方法由本地函數調用 10 public String getContent() { 11 return content; 12 } 13 }
4.2 在Java文件 HelloJNI.java 中新增獲取對象JniTest的方法 createJniTestObject(), 注意要是靜態方法：
1 public static native JniTest createJniTestObject();
4.3 生成該Java方法所對應的C++函數：
1 JNIEXPORT jobject JNICALL 2 Java_dinn_cappjni_HelloJNI_createJniTestObject(JNIEnv *, jclass);
此時我們注意到，生成的C++函數中的第二個參數為 jclass 類型，不再是 jobject。原因是什么呢？想 弄清楚這個，我們需要了解第二個參數的含義。前面的 jobject 類型變量用來保存調用本地方法的對象的引用。而此時的 java 方法為靜態（static）的，而靜態方法可以不用創建對象，可通過類名直接獲取到，因此這里函數的第二個參數為 jclass 類型。
4.4 dinn_cappjni_HelloJNI.cpp
1 #include <string> 2 #include <android/log.h> // 引用日志的包 3 #include "dinn_cappjni_HelloJNI.h" 4 5 extern "C" { 6 #define TAG "日志【C】" 7 #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, __VA_ARGS__) 8 9 // ... 10 11 JNIEXPORT jobject JNICALL 12 Java_dinn_cappjni_HelloJNI_createJniTestObject(JNIEnv *env, jclass clazz) { 13 // 查找生成對象的類 14 jclass targetClass = env->FindClass("dinn/cappjni/JniTest"); // 這里要包含類的包名 15 16 // 查找構造方法 17 jmethodID mid = env->GetMethodID(targetClass, "<init>", "(Ljava/lang/String;)V"); 18 if (mid == NULL) return NULL; 19 20 // 生成 JniTest 對象（返回對象的引用） 21 jobject newObject = env->NewObject(targetClass, mid, env->NewStringUTF("【生成 JniTest 對象】")); 22 23 // 調用對象方法 getContent(); 24 mid = env->GetMethodID(targetClass, "getContent", "()Ljava/lang/String;"); 25 if (mid == NULL) return newObject; 26 jstring str = (jstring) env->CallObjectMethod(newObject, mid); 27 28 LOGI("【CPP】類JniTest中的變量content = %s\n", env->GetStringUTFChars(str, 0)); // 打印日志 29 return newObject; 30 } 31 32 }
說明：
第17行： env->GetMethodID(targetClass, "<init>", "(Ljava/lang/String;)V");
◆ 其中第二個參數<init>表示構造方法。如果是非構造方法，直接寫方法名稱，如第24行。
◆ 第三個參數表示Java變量/方法中的參數的簽名。在調用某些JNI函數是，要求提供指定的成員變量或成員方法的簽名。當然，開發者可以根據JNI規范中的Java簽名生成規則，直接創建簽名。但不建議這么做，java系統會為類的成員變量或成員方法生成簽名。使用時，只需要使用javap 命令(Java反編譯器)，即可輕松獲取指定的成員變量或成員方法的簽名。
形式：javap [選項] '類名（.class后綴的文件，我們可通過javac編譯得到，或者在Android Studio中的build\intermediates\...目錄下找到）'
選項：-s 輸出java簽名
-p 輸出所有類及成員
以JniTest.class為例，如下圖所示：
紅線處即是該成員方法的簽名。
最后在Java中我們可以獲取到 dinn_cappjni_HelloJNI.cpp 返回的JniTest對象。
1 JniTest jniTest = HelloJNI.createJniTestObject(); 2 if (jniTest != null) 3 Log.i("日志（Java）", jniTest.getContent()));