Android下如何通过JNI方法向上提供接口总结
fmms
12年前
<p>参考文献:</p> <p><a href="/misc/goto?guid=4959500209368267979" rel="nofollow">http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6575988</a><br /> </p> <p><a href="/misc/goto?guid=4959500210475899817" rel="nofollow">http://www.androidmi.com/Androidkaifa/rumen/201005/633.html</a><br /> </p> <h1>1 什么是JNI</h1> <p>JNI是Java Native Interface的缩写,即Java本地接口.从Java1.1开始，JNI标准成为Java平台的一部分，它允许java代码和用其它语言编写的代码进行交互.JNI是本地编程接口，它使得在Java虚拟机(VM)内部运行的Java代码能够与用其他编程语言(如C,C++和汇编语言)的应用程序和库进行交互操作.</p> <p>在Android中提供的JNI的方式，让Java程序可以调用C语言程序。Android中很多Java类都具有native接口，这些native接口就是同本地实现，然后注册到系统中的.</p> <p>JNI在Android层次结构中的作用如下图所示:</p> <p><img alt="Android下如何通过JNI方法向上提供接口总结" src="https://simg.open-open.com/show/39bcaf444ed4ecafde47ebfd673adbb5.gif" width="320" height="305" /><br /> </p> <p>在Android中，主要的JNI代码在以下的路径中:</p> <p>Android源码根目录/frameworks/base/core/jni/</p> <p>这个路径中的内容将被编译成库libandroid_runtime.so,这就是一个普通的动态库，被放置在目标系统的/system/lib目录中.</p> <p>除此之外，Android还包含其他的JNI库，例如,媒体部分的JNI目录frameworks/base/media/jni/中，被编译成库libmedia_jni.so.</p> <p>JNI中的各个文件实际上就是C++的普通文件，其命名一般和支持的Java类有对应关系。这种关系是习惯上的写法，而不是强制的。</p> <p>在Android中实现的JNI库，需要连接动态库libnativehelper.so.</p> <h1>2 注册JNI方法</h1> <p>在Android源码根目录/frameworks/base/services/jni/目录下有一个onload.cpp文件，其内容如下:</p> <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">/* * 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. */ #include "JNIHelp.h" #include "jni.h" #include "utils/Log.h" #include "utils/misc.h" namespace android { int register_android_server_AlarmManagerService(JNIEnv* env); int register_android_server_BatteryService(JNIEnv* env); int register_android_server_InputApplicationHandle(JNIEnv* env); int register_android_server_InputWindowHandle(JNIEnv* env); int register_android_server_InputManager(JNIEnv* env); int register_android_server_LightsService(JNIEnv* env); int register_android_server_PowerManagerService(JNIEnv* env); int register_android_server_UsbDeviceManager(JNIEnv* env); int register_android_server_UsbHostManager(JNIEnv* env); int register_android_server_VibratorService(JNIEnv* env); int register_android_server_SystemServer(JNIEnv* env); int register_android_server_location_GpsLocationProvider(JNIEnv* env); int register_android_server_connectivity_V*N(JNIEnv* env); int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env); }; using namespace android; extern "C" jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) { JNIEnv* env = NULL; jint result = -1; if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) { LOGE("GetEnv failed!"); return result; } LOG_ASSERT(env, "Could not retrieve the env!"); register_android_server_PowerManagerService(env); register_android_server_InputApplicationHandle(env); register_android_server_InputWindowHandle(env); register_android_server_InputManager(env); register_android_server_LightsService(env); register_android_server_AlarmManagerService(env); register_android_server_BatteryService(env); register_android_server_UsbDeviceManager(env); register_android_server_UsbHostManager(env); register_android_server_VibratorService(env); register_android_server_SystemServer(env); register_android_server_location_GpsLocationProvider(env); register_android_server_connectivity_V*N(env); register_android_server_HelloService(env); return JNI_VERSION_1_4; }</pre> <p></p> onload.cpp文件上部分为注册函数的声明，下部分为调用各种注册函数，而 <span style="color:#ff0000;">这些注册函数就是JNI方法的注册函数</span>! 正有通过这些注册函数，上层才有可能调用注册的JNI方法. <p></p> <p>这些注册函数是由同目录下的其他.cpp文件中实现,如上面的 register_android_server_HelloService(env)这个函数是在 com_android_service_HelloService.cpp文件中实现的.那么编译器又是如何知道这点的呢? 答案当然是Android.mk这个文件，打开这个文件，其内容如下:</p> <pre class="brush:shell; toolbar: true; auto-links: false;">LOCAL_PATH:= $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) LOCAL_SRC_FILES:= \ com_android_server_AlarmManagerService.cpp \ com_android_server_BatteryService.cpp \ com_android_server_InputApplicationHandle.cpp \ com_android_server_InputManager.cpp \ com_android_server_InputWindowHandle.cpp \ com_android_server_LightsService.cpp \ com_android_server_PowerManagerService.cpp \ com_android_server_SystemServer.cpp \ com_android_server_UsbDeviceManager.cpp \ com_android_server_UsbHostManager.cpp \ com_android_server_VibratorService.cpp \ com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp \ com_android_server_connectivity_V*N.cpp \ com_android_server_HelloService.cpp \ onload.cpp LOCAL_C_INCLUDES += \ $(JNI_H_INCLUDE) \ frameworks/base/services \ frameworks/base/core/jni \ external/skia/include/core LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \ libandroid_runtime \ libcutils \ libhardware \ libhardware_legacy \ libnativehelper \ libsystem_server \ libutils \ libui \ libinput \ libskia \ libgui \ libusbhost ifeq ($(WITH_MALLOC_LEAK_CHECK),true) LOCAL_CFLAGS += -DMALLOC_LEAK_CHECK endif LOCAL_MODULE:= libandroid_servers include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)</pre> <p>在LOCAL_SRC_FILE中给出了所有实现文件(cpp文件)的路径，因此编译就能找到各个注册函数对应的实现文件了. </p> <p></p> <p>接下来让我们来看看其中一个注册函数的具体实现过程是如何的，比如:register_android_server_HelloService(env),打开 com_android_service_HelloService.cpp文件,其下有注册函数的实现代码，如下:</p> <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env) { return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/HelloService", method_table, NELEM(method_table)); }</pre> <p></p> 其中jniRegisterNativeMethods为注册JNI方法函数，此函数在JNI方法使用中非常重要，此函数的第二个参数为对应着java类即HelloService.java的文件名，第三个参数为注册的方法表: <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">/*JNI方法表*/ static const JNINativeMethod method_table[] = { {"init_native", "()Z", (void*)hello_init}, {"setVal_native", "(I)V", (void*)hello_setVal}, {"getVal_native", "()I", (void*)hello_getVal}, };</pre> <p></p> 接下来就是方法表内各个接口的实现代码了. <p></p> <p>如hello_setVal函数的实现:</p> <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">/*通过硬件抽象层定义的硬件访问接口设置硬件寄存器val的值*/ static void hello_setVal(JNIEnv* env, jobject clazz, jint value) { int val = value; LOGI("Hello JNI: set value %d to device.", val); if(!hello_device) { LOGI("Hello JNI: device is not open."); return; } hello_device->set_val(hello_device, val); }</pre> <p></p> 方法列表中的hello_init的实现代码中展现了如何调用下层HAL提供的接口, 还记得上一章: <a href="/misc/goto?guid=4959500210617074796" rel="nofollow">Android中HAL如何向上层提供接口总结</a> 一文中描述HAL是如何向上层提供接口的吗?这个hello_init函数的实现就是典型的调用HAL提供的初始化接口的例子,下面见hello_init这个函数的实现代码: <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">/*通过硬件抽象层定义的硬件模块打开接口打开硬件设备*/ static inline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) { return module->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device); } /*通过硬件模块ID来加载指定的硬件抽象层模块并打开硬件*/ static jboolean hello_init(JNIEnv* env, jclass clazz) { hello_module_t* module; LOGI("Hello JNI: initializing......"); if(hw_get_module(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (const struct hw_module_t**)&module) == 0) { LOGI("Hello JNI: hello Stub found."); if(hello_device_open(&(module->common), &hello_device) == 0) { LOGI("Hello JNI: hello device is open."); return 0; } LOGE("Hello JNI: failed to open hello device."); return -1; } LOGE("Hello JNI: failed to get hello stub module."); return -1; }</pre> <p></p> 上述的module->methods->open这个open函数就是HAL提供的接口，其函数原型在hardware.h头文件中有定义，只能返回struct hw_device_t类型的指针,而在JNI方法中，我们关心的是struct hello_device_t，只有通过struct hello_device_t，我们才能获取其所有的成员函数（接HAL提供的接口函数），由于struct hello_device_t的第一个成员就是struct hw_device_t类型的数据，因此在这里可以将获取的struct hw_device_t强制转化为struct hello_device_t来用。还没有明白过来的，建议回过头去看上一篇文章: <a href="/misc/goto?guid=4959500209453179994" rel="nofollow">Android中HAL如何向上层提供接口总结</a> . <h1>3 方法列表说明<br /> </h1> <p>关于static const JNINativeMethod method_table[]方法列表的原型如下:</p> <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">typedef struct { const char* name; const char* signature; void* fnPtr; } JNINativeMethod;</pre> <p></p> Andoird 中使用了一种不同传统Java JNI的方式来定义其native的函数。其中很重要的区别是Andorid使用了一种Java 和 C 函数的映射表数组，并在其中描述了函数的参数和返回值。这个数组的类型就是JNINativeMethod，见上述定义. <p></p> <p></p> <p>第一个变量name是Java中函数的名字。第二个变量signature，用字符串是描述了函数的参数和返回值.第三个变量fnPtr是函数指针，指向C函数。</p> 其中比较难以理解的是第二个参数，例如: <p>"()V"</p> <p>"(II)V"</p> <p>"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"</p> 实际上这些字符是与函数的参数类型一一对应的。 <p>"()" 中的字符表示参数，后面的则代表返回值。例如"()V" 就表示void Func();</p> <p>"(II)V" 表示 void Func(int, int);</p> <p><br /> 具体的每一个字符的对应关系如下<br /> 字符 Java类型 C类型</p> <p>V void void<br /> Z jboolean boolean<br /> I jint int<br /> J jlong long<br /> D jdouble double<br /> F jfloat float<br /> B jbyte byte<br /> C jchar char<br /> S jshort short</p> <p><br /> 数组则以"["开始，用两个字符表示</p> <p><br /> [I jintArray int[]<br /> [F jfloatArray float[]<br /> [B jbyteArray byte[]<br /> [C jcharArray char[]<br /> [S jshortArray short[]<br /> [D jdoubleArray double[]<br /> [J jlongArray long[]<br /> [Z jbooleanArray boolean[]</p> <p><br /> 上面的都是基本类型。如果Java函数的参数是class，则以"L"开头，以";"结尾.中间是用"/" 隔开的包及类名。而其对应的C函数名的参数则为jobject. 一个例外是String类，其对应的类为jstring</p> <p><br /> Ljava/lang/String; String jstring<br /> Ljava/net/Socket; Socket jobject</p> <p><br /> 如果JAVA函数位于一个嵌入类，则用$作为类名间的分隔符。</p> <p>例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"</p> <p>文章出处：<a href="/misc/goto?guid=4959500210726747148" rel="nofollow">http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/7088514</a></p>