【转】 Android的NDK开发(1)————Android JNI简介与调用流程

2022-07-13 12:04:38

原文网址：http://blog.csdn.net/conowen/article/details/7521340

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 * author：conowen@大钟                                                                                                                          
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1、JNI简介

JNI全称为Java Native Interface（JAVA本地调用）。从Java1.1开始，JNI成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码（如C&C++）进行交互。并非从Android发布才引入JNI的概念的。

2、JNI与NDK

简单来说，Android的NDK提供了一些交叉编译工具链和Android自带的库，这些Android的库可以让开发者在编写本地语言的程序时调用。而NDK提供的交叉编译工具链就对已经编写好的C&C++代码进行编译，生成库。

当然了，你也可以自己搭建交叉编译环境，而不用NDK的工具和库。然后生成库，只要规范操作，一样可以生成能让JAVA层成功调用的库文件的。

利用NDK进行编译本地语言可以参考这篇博文：http://blog.csdn.net/conowen/article/details/7522667

3、JNI  调用流程

众所周知，Android的应用层的类都是以Java写的，这些Java类编译为Dex文件之后，必须靠Dalvik虚拟机( Virtual Machine)来执行。假如在执行java程序时，需要载入C&C++函数时，Dalvik虚拟机就会去加载C&C++的库，（System.loadLibrary("libName");）让java层能顺利地调用这些本地函数。需要清楚一点，这些C&C++的函数并不是在Dalvik虚拟机中运行的，所以效率和速度要比在Dalvik虚拟机中运行得快很多。

Dalvik虚拟机成功加载库之后，就会自动地寻找库里面的JNI_OnLoad函数，这个函数用途如下：

(1)告诉Dalvik虚拟机此C库使用哪一个JNI版本。如果你的库里面没有写明JNI_OnLoad()函数，VM会默认该库使用最老的JNI 1.1版本。但是新版的JNI做了很多的扩充，也优化了一些内容，如果需要使用JNI的新版功能，就必须在JNI_OnLoad()函数声明JNI的版本。如

  1. result = JNI_VERSION_1_4;

当没有JNI_OnLoad()函数时，Android调试信息会做出如下提示（No JNI_OnLoad found）

  1. 04-29 13:53:12.184: D/dalvikvm(361): Trying to load lib /data/data/com.conowen.helloworld/lib/libHelloWorld.so 0x44edea98
  2. 04-29 13:53:12.204: D/dalvikvm(361): Added shared lib /data/data/com.conowen.helloworld/lib/libHelloWorld.so 0x44edea98
  3. 04-29 13:53:12.204: D/dalvikvm(361): No JNI_OnLoad found in /data/data/com.conowen.helloworld/lib/libHelloWorld.so 0x44edea98, skipping init

(2)因为Dalvik虚拟机加载C库时，第一件事是调用JNI_OnLoad()函数，所以我们可以在JNI_OnLoad()里面进行一些初始化工作，如注册JNI函数等等。注册本地函数，可以加快java层调用本地函数的效率。

另外：与JNI_OnLoad()函数相对应的有JNI_OnUnload()函数，当虚拟机释放该C库时，则会调用JNI_OnUnload()函数来进行善后清除动作。

4、例子（关于jni里面的数据类型转换与常用jni方法下一篇博文介绍）

下面以havlenapetr的FFmpeg工程里面的onLoad.cpp为例详细说一下：

  1. //onLoad.cpp文件
  2. #define TAG "ffmpeg_onLoad"
  3. #include <stdlib.h>
  4. #include <android/log.h>
  5. #include "jniUtils.h"
  6. extern "C" {
  7. extern int register_android_media_FFMpegAVRational(JNIEnv *env);
  8. #ifdef BUILD_WITH_CONVERTOR
  9. extern int register_android_media_FFMpeg(JNIEnv *env);
  10. #endif
  11. extern int register_android_media_FFMpegAVFormatContext(JNIEnv *env);
  12. extern int register_android_media_FFMpegAVInputFormat(JNIEnv *env);
  13. }
  14. extern int register_android_media_FFMpegAVCodecContext(JNIEnv *env);
  15. extern int register_android_media_FFMpegUtils(JNIEnv *env);
  16. extern int register_android_media_FFMpegAVFrame(JNIEnv *env);
  17. #ifdef BUILD_WITH_PLAYER
  18. extern int register_android_media_FFMpegPlayerAndroid(JNIEnv *env);
  19. #endif
  20. static JavaVM *sVm;
  21. /*
  22. * Throw an exception with the specified class and an optional message.
  23. */
  24. int jniThrowException(JNIEnv* env, const char* className, const char* msg) {
  25. jclass exceptionClass = env->FindClass(className);
  26. if (exceptionClass == NULL) {
  27. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,
  28. TAG,
  29. "Unable to find exception class %s",
  30. className);
  31. return -1;
  32. }
  33. if (env->ThrowNew(exceptionClass, msg) != JNI_OK) {
  34. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,
  35. TAG,
  36. "Failed throwing '%s' '%s'",
  37. className, msg);
  38. }
  39. return 0;
  40. }
  41. JNIEnv* getJNIEnv() {
  42. JNIEnv* env = NULL;
  43. if (sVm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
  44. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,
  45. TAG,
  46. "Failed to obtain JNIEnv");
  47. return NULL;
  48. }
  49. return env;
  50. }
  51. /*
  52. * Register native JNI-callable methods.
  53. *
  54. * "className" looks like "java/lang/String".
  55. */
  56. int jniRegisterNativeMethods(JNIEnv* env,
  57. const char* className,
  58. const JNINativeMethod* gMethods,
  59. int numMethods)
  60. /*从com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer.cpp文件跳到此，完成最后的注册
  61. * 向 Dalvik虚拟机(即AndroidRuntime)登记传过来的参数gMethods[]所含的本地函数
  62. */
  63. {
  64. jclass clazz;
  65. __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "Registering %s natives\n", className);
  66. clazz = env->FindClass(className);
  67. if (clazz == NULL) {
  68. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "Native registration unable to find class '%s'\n", className);
  69. return -1;
  70. }
  71. if (env->RegisterNatives(clazz, gMethods, numMethods) < 0) {
  72. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "RegisterNatives failed for '%s'\n", className);
  73. return -1;
  74. }
  75. return 0;
  76. }
  77. //Dalvik虚拟机加载C库时，第一件事是调用JNI_OnLoad()函数
  78. jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {
  79. JNIEnv* env = NULL;//定义JNI Env
  80. jint result = JNI_ERR;
  81. sVm = vm;
  82. /*JavaVM::GetEnv 原型为 jint (*GetEnv)(JavaVM*, void**, jint);
  83. * GetEnv()函数返回的  Jni 环境对每个线程来说是不同的，
  84. *  由于Dalvik虚拟机通常是Multi-threading的。每一个线程调用JNI_OnLoad()时，
  85. *  所用的JNI Env是不同的，因此我们必须在每次进入函数时都要通过vm->GetEnv重新获取
  86. *
  87. */
  88. //得到JNI Env
  89. if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
  90. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "GetEnv failed!");
  91. return result;
  92. }
  93. __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "loading . . .");
  94. /*开始注册
  95. * 传入参数是JNI env
  96. * 由于下面有很多class，只以register_android_media_FFMpegPlayerAndroid(env)为例子
  97. */
  98. #ifdef BUILD_WITH_CONVERTOR
  99. if(register_android_media_FFMpeg(env) != JNI_OK) {
  100. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpeg");
  101. goto end;
  102. }
  103. #endif
  104. if(register_android_media_FFMpegAVFormatContext(env) != JNI_OK) {
  105. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegAVFormatContext");
  106. goto end;
  107. }
  108. if(register_android_media_FFMpegAVCodecContext(env) != JNI_OK) {
  109. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegAVCodecContext");
  110. goto end;
  111. }
  112. if(register_android_media_FFMpegAVRational(env) != JNI_OK) {
  113. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegAVRational");
  114. goto end;
  115. }
  116. if(register_android_media_FFMpegAVInputFormat(env) != JNI_OK) {
  117. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegAVInputFormat");
  118. goto end;
  119. }
  120. if(register_android_media_FFMpegUtils(env) != JNI_OK) {
  121. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegUtils");
  122. goto end;
  123. }
  124. if(register_android_media_FFMpegAVFrame(env) != JNI_OK) {
  125. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegAVFrame");
  126. goto end;
  127. }
  128. #ifdef BUILD_WITH_PLAYER
  129. if(register_android_media_FFMpegPlayerAndroid(env) != JNI_OK) {//跳到----》com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer.cpp文件
  130. __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, "can't load android_media_FFMpegPlayerAndroid");
  131. goto end;
  132. }
  133. #endif
  134. __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "loaded");
  135. result = JNI_VERSION_1_4;
  136. end:
  137. return result;
  138. }
    1. //com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer.cpp文件
    2. /*
    3. *
    4. * 由于代码量较大，com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer.cpp开始的一部分省略，只是贴出注册函数的相关部分。
    5. */
    6. static const char* const kClassPathName = "com/media/ffmpeg/FFMpegPlayer";
    7. /*
    8. * 由于gMethods[]是一个<名称，函数指针>对照表，在程序执行时，
    9. * 可多次调用registerNativeMethods()函数来更换本地函数的指针，
    10. * 从而达到弹性调用本地函数的目的。
    11. */
    12. static JNINativeMethod gMethods[] = {
    13. {"setDataSource",       "(Ljava/lang/String;)V",            (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_setDataSource},
    14. {"_setVideoSurface",    "(Landroid/view/Surface;)V",        (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_setVideoSurface},
    15. {"prepare",             "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_prepare},
    16. {"_start",              "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_start},
    17. {"_stop",               "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_stop},
    18. {"getVideoWidth",       "()I",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_getVideoWidth},
    19. {"getVideoHeight",      "()I",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_getVideoHeight},
    20. {"seekTo",              "(I)V",                             (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_seekTo},
    21. {"_pause",              "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_pause},
    22. {"isPlaying",           "()Z",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_isPlaying},
    23. {"getCurrentPosition",  "()I",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_getCurrentPosition},
    24. {"getDuration",         "()I",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_getDuration},
    25. {"_release",            "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_release},
    26. {"_reset",              "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_reset},
    27. {"setAudioStreamType",  "(I)V",                             (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_setAudioStreamType},
    28. {"native_init",         "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_native_init},
    29. {"native_setup",        "(Ljava/lang/Object;)V",            (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_native_setup},
    30. {"native_finalize",     "()V",                              (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_native_finalize},
    31. {"native_suspend_resume", "(Z)I",                           (void *)com_media_ffmpeg_FFMpegPlayer_native_suspend_resume},
    32. };
    33. int register_android_media_FFMpegPlayerAndroid(JNIEnv *env) {
    34. return jniRegisterNativeMethods(env, kClassPathName, gMethods, sizeof(gMethods) / sizeof(gMethods[0]));
    35. /*跳到OnLoad.cpp文件中的
    36. * jint jniRegisterNativeMethods(JNIEnv* env,
    37. const char* className,
    38. const JNINativeMethod* gMethods,
    39. int numMethods)
    40. */
    41. }
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