JNI及Android JNI 开发基本知识和具体操作步骤

目录：
1 JNI基础知识
2 Android中的JNI
3 我们在写JNI时候，一些容易出现的问题
4 Android中一个简单的例子
5 Android中交叉编译最新版libjpeg-8d的例子
6 C++编写JNI的不同之处
7 后记
8 参考文章

 

1 JNI基础知识

JNI是Java native interface的简写，可以译作Java原生接口。Java可以通过JNI调用C/C++的库，这对于那些对性能要求比较高的Java程序无疑是一个福音。

在Sun的官方提供了一个详细的文档，关于Java中JNI的基本对象方法以及使用说明。英文好的兄弟可以下载下来直接看。从开发的角度，基本差不多，问题的关键是语法、资源的释放、复杂对象的传递问题。
中文版相关下载地址：http://download.csdn.net/detail/ZFZF294990051/3477828
本文附上本地下载：
jni.doc.tar

JNI开发的基本步骤见下图(请单独点击打开)：

2 Android中的JNI

Android中使用JNI,是Android NDK编程的一个媒介，在开发中，Android的版本必须高于1.5才可以使用JNI编程。当然，现在市面上的机器都满足。
其基本的使用方式为：

static
{
System.loadLibrary("HelloWorld");
}

private native String Hello();

使用上面的定义后，我们就可一像使用本地的java类函数一样调用Hello了，这个函数返回String对象。

这里需要提到的一点就是在JNI里面，有两个很重要的函数

jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
 {
 void *venv;
 LOGI("JNI_OnLoad!");
 
if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**)&venv, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
 LOGE("ERROR: GetEnv failed");
 return -1;
 }
 
return JNI_VERSION_1_4;
 }
 
jint JNI_OnUnload(JavaVM* vm,void* reserved)
 {
 void *venv;
 LOGI("JNI_OnUnload!");
 if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**)&venv, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
 LOGE("ERROR: GetEnv failed");
 return -1;
 }
 return JNI_VERSION_1_4;
 }

上面的函数是指如果我们需要在加载SO库或者释放SO库的时候，需要额外处理，可以加在这里。

在Android中，我们如果编译了一个APK，可以使用javah 自动生成相应的JNI的C实现头文件。但是，跟单独使用javac编译文件不同的时候，我们需要额外指定android.jar库的路径。否则会出现奇怪的错误。下面是两个典型的错误。

当我们编译完毕后，使用 javah com.jouhu.HelloWorld，会出现如下错误：

Error: Could not find class file for ‘com.jouhu.HelloWorld’.
解决办法：

javah -classpath /root/workspace/HelloWorld/bin/classes com.jouhu.HelloWorld
请注意，由于我们Android编译后，会将.class文件放到classes目录下面，如果我们在bin目录下，执行，还会报上面的错误的。这里非常关键。

当我们使用上面的方法编译后，出现如下错误：

Error: cannot access android.app.Activity
class file for android.app.Activity not found

解决方法，附加android.jar库的地址：
javah -classpath /opt/android-sdk-linux/platforms/android-8/android.jar:/root/workspace/HelloWorld/bin/classes com.jouhu.HelloWorld

至此，我们就会生成文件com_jouhu_HelloWorld.h

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include
/* Header for class com_jouhu_HelloWorld */

#ifndef _Included_com_jouhu_HelloWorld
#define _Included_com_jouhu_HelloWorld
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#undef com_jouhu_HelloWorld_MODE_PRIVATE
#define com_jouhu_HelloWorld_MODE_PRIVATE 0L
#undef com_jouhu_HelloWorld_MODE_WORLD_READABLE
#define com_jouhu_HelloWorld_MODE_WORLD_READABLE 1L
#undef com_jouhu_HelloWorld_MODE_WORLD_WRITEABLE
#define com_jouhu_HelloWorld_MODE_WORLD_WRITEABLE 2L
#undef com_jouhu_HelloWorld_MODE_APPEND
#define com_jouhu_HelloWorld_MODE_APPEND 32768L
#undef com_jouhu_HelloWorld_BIND_AUTO_CREATE
#define com_jouhu_HelloWorld_BIND_AUTO_CREATE 1L
#undef com_jouhu_HelloWorld_BIND_DEBUG_UNBIND
#define com_jouhu_HelloWorld_BIND_DEBUG_UNBIND 2L
#undef com_jouhu_HelloWorld_BIND_NOT_FOREGROUND
#define com_jouhu_HelloWorld_BIND_NOT_FOREGROUND 4L
#undef com_jouhu_HelloWorld_CONTEXT_INCLUDE_CODE
#define com_jouhu_HelloWorld_CONTEXT_INCLUDE_CODE 1L
#undef com_jouhu_HelloWorld_CONTEXT_IGNORE_SECURITY
#define com_jouhu_HelloWorld_CONTEXT_IGNORE_SECURITY 2L
#undef com_jouhu_HelloWorld_CONTEXT_RESTRICTED
#define com_jouhu_HelloWorld_CONTEXT_RESTRICTED 4L
#undef com_jouhu_HelloWorld_RESULT_CANCELED
#define com_jouhu_HelloWorld_RESULT_CANCELED 0L
#undef com_jouhu_HelloWorld_RESULT_OK
#define com_jouhu_HelloWorld_RESULT_OK -1L
#undef com_jouhu_HelloWorld_RESULT_FIRST_USER
#define com_jouhu_HelloWorld_RESULT_FIRST_USER 1L
#undef com_jouhu_HelloWorld_DEFAULT_KEYS_DISABLE
#define com_jouhu_HelloWorld_DEFAULT_KEYS_DISABLE 0L
#undef com_jouhu_HelloWorld_DEFAULT_KEYS_DIALER
#define com_jouhu_HelloWorld_DEFAULT_KEYS_DIALER 1L
#undef com_jouhu_HelloWorld_DEFAULT_KEYS_SHORTCUT
#define com_jouhu_HelloWorld_DEFAULT_KEYS_SHORTCUT 2L
#undef com_jouhu_HelloWorld_DEFAULT_KEYS_SEARCH_LOCAL
#define com_jouhu_HelloWorld_DEFAULT_KEYS_SEARCH_LOCAL 3L
#undef com_jouhu_HelloWorld_DEFAULT_KEYS_SEARCH_GLOBAL
#define com_jouhu_HelloWorld_DEFAULT_KEYS_SEARCH_GLOBAL 4L
/*
* Class: com_jouhu_HelloWorld
* Method: printJNI
* Signature: ()Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_jouhu_HelloWorld_printJNI
(JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

接下来，我们就可以根据定义，去实现printJNI函数了。

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_jouhu_HelloWorld_printJNI(JNIEnv *env, jobject obj)
 {
 LOGI("Hello World From libhelloworld.so!");
 
return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello World!");
 }

这里还有一个问题需要注意的就是：

我们使用NDK-Build生成的文件是libhelloworld.so，我们在使用System.loadLibrary的时候，参数只需要到helloworld,而不需要把lib和.so加上。

编写Android.mk文件

//一般都是这行
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
//代码文件
LOCAL_SRC_FILES:=com_jouhu_HelloWorld.c
//包含的头文件
LOCAL_C_INCLUDES := $(JNI_H_INCLUDE)

//生成的so库名称
LOCAL_MODULE := libhelloworld

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libutils

LOCAL_PRELINK_MODULE := false

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

3 我们在写JNI时候，一些容易出现的问题，参考文章
内存释放，各种类型数据的转换
jbytearray转c++byte数组

jbyte * arrayBody = env->GetByteArrayElements(data,0);
jsize theArrayLengthJ = env->GetArrayLength(data);
BYTE * starter = (BYTE *)arrayBody;

jbyteArray 转 c++中的BYTE[]

//jbytearray strIn
jbyte * olddata = (jbyte*)env->GetByteArrayElements(strIn, 0);
jsize oldsize = env->GetArrayLength(strIn);
BYTE* bytearr = (BYTE*)olddata;
int len = (int)oldsize;

char* 转jstring

jstring WindowsTojstring(JNIEnv* env, char* str_tmp)
{
jstring rtn=0;
int slen = (int)strlen(str_tmp);
unsigned short* buffer=0;
if(slen == 0)
{
rtn = env->NewStringUTF(str_tmp);
}
else
{
int length = MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, (LPCSTR)str_tmp, slen, NULL, 0);
buffer = (unsigned short*)malloc(length*2+1);
if(MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, (LPCSTR)str_tmp, slen, (LPWSTR)buffer, length) > 0)
{
rtn = env->NewString((jchar*)buffer, length);
}
}
if(buffer)
{
free(buffer);
}
return rtn;
}

4 Android中一个简单的例子

4.1 使用Eclipse创建一个HelloWorld的Activity的程序。

package com.jouhu;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;

public class HelloWorld extends Activity {

private static final String TAG = "HelloWorld";
static {
System.loadLibrary("helloworld");
}

private native String printJNI();
/** Called when the activity is first created. */
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
Log.d(TAG, "Activity call JNI: " + printJNI());
}
}

4.2 在虚拟机中运行一次，系统会在/root/workspace/HelloWorld/bin/classes/com/jouhu目录生成相应的class文件

4.3 进入命令行的/root/workspace/HelloWorld/bin目录
执行
javah -classpath /opt/android-sdk-linux/platforms/android-8/android.jar:/root/workspace/HelloWorld/bin/classes com.jouhu.HelloWorld

4.4 将会在/bin目录生成一个com_jouhu_HelloWorld.h文件

4.5 在/root/workspace/HelloWorld目录建立jni目录

4.6 将刚才生成的com_jouhu_HelloWorld.h拷贝到jni目录下

4.7 创建com_jouhu_HelloWorld.cpp文件

#include "com_jouhu_HelloWorld.h"
 
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_jouhu_HelloWorld_printJNI
 (JNIEnv *env, jobject)
 {
 return env->NewStringUTF("Hello World!");
 }

4.8 创建 Android.mk文件

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_SRC_FILES:=com_jouhu_HelloWorld.cpp
LOCAL_C_INCLUDES := $(JNI_H_INCLUDE)

LOCAL_MODULE := libhelloworld

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libutils

LOCAL_PRELINK_MODULE := false

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

4.9 打开命令行 进入目录/root/workspace/HelloWorld/jni

4.10 执行ndk-build

4.11 结果

root@ubuntu:~/workspace/HelloWorld/jni# ndk-build
Compile++ thumb : helloworld libs/armeabi/libhelloworld.so

4.12 adb install HelloWorld.apk 即可看到结果了。

5 Android中交叉编译libjpeg的例子
5.1 下载最新的jpeg-8d源代码
5.2 创建Android Project
5.3 编写native加载函数代码

package com.jouhu;

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

public class AndroidJpeg8DActivity extends Activity {

static
{
System.loadLibrary("jpegtest");
}

public native String jpegTest();

/** Called when the activity is first created. */
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
}
}

5.4 虚拟机中执行程序(主要目的是为了生成class文件)
5.5 使用javah生成.h文件
javah -classpath /opt/android-sdk-linux/platforms/android-8/android.jar:/root/workspace/AndroidJpeg8D/bin/classes com.jouhu.AndroidJpeg8DActivity

5.6 拷贝生成的com_jouhu_AndroidJpeg8DActivity.h文件到项目的jni目录，并编写.cpp文件

#include "com_jouhu_AndroidJpeg8DActivity.h"
 
/*
 * Class:     com_jouhu_AndroidJpeg8DActivity
 * Method:    jpegTest
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_jouhu_AndroidJpeg8DActivity_jpegTest
  (JNIEnv * env, jobject)
{
    return env->NewStringUTF("Hello World!");
}

5.7 编写Android.mk文件(在jni目录一个Android.mk以及jpeg-8d目录的Android.mk)
jni目录的Android.mk文件

# 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_SRC_FILES := com_jouhu_AndroidJpeg8DActivity.cpp
LOCAL_C_INCLUDES := $(LOCAL_PATH)/jpeg8d

LOCAL_STATIC_LIBRARIES := libjpeg

LOCAL_MODULE := jpegtest

#LOCAL_LDLIBS := -llog

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

include $(LOCAL_PATH)/jpeg-8d/Android.mk

jpeg-8d/Android.mk

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_ARM_MODE := arm

LOCAL_SRC_FILES := \
jaricom.c jcapimin.c jcapistd.c jcarith.c jccoefct.c jccolor.c \
jcdctmgr.c jchuff.c jcinit.c jcmainct.c jcmarker.c jcmaster.c \
jcomapi.c jcparam.c jcprepct.c jcsample.c jctrans.c jdapimin.c \
jdapistd.c jdarith.c jdatadst.c jdatasrc.c jdcoefct.c jdcolor.c \
jddctmgr.c jdhuff.c jdinput.c jdmainct.c jdmarker.c jdmaster.c \
jdmerge.c jdpostct.c jdsample.c jdtrans.c jerror.c jfdctflt.c \
jfdctfst.c jfdctint.c jidctflt.c jidctfst.c jidctint.c jquant1.c \
jquant2.c jutils.c jmemmgr.c

# the assembler is only for the ARM version, don't break the Linux sim
ifneq ($(TARGET_ARCH),arm)
ANDROID_JPEG_NO_ASSEMBLER := true
endif

LOCAL_MODULE:= libjpeg

include $(BUILD_STATIC_LIBRARY)

注意上面LOCAL_SRC_FILES的所有文件从jpeg-8d目录下的Makefile中拷贝而来，不是自己敲上去的，这样可以保证不会又问题。

5.8 ndk-build编译

root@ubuntu:~/workspace/AndroidJpeg8D/jni# ndk-build
Compile arm : jpeg <= jaricom.c
Compile arm : jpeg <= jcapimin.c
Compile arm : jpeg <= jcapistd.c
Compile arm : jpeg <= jcarith.c
Compile arm : jpeg <= jccoefct.c
Compile arm : jpeg <= jccolor.c
Compile arm : jpeg <= jcdctmgr.c
Compile arm : jpeg <= jchuff.c
Compile arm : jpeg <= jcinit.c
Compile arm : jpeg <= jcmainct.c
Compile arm : jpeg <= jcmarker.c
Compile arm : jpeg <= jcmaster.c
Compile arm : jpeg <= jcomapi.c
Compile arm : jpeg <= jcparam.c
Compile arm : jpeg <= jcprepct.c
Compile arm : jpeg <= jcsample.c
Compile arm : jpeg <= jctrans.c
Compile arm : jpeg <= jdapimin.c
Compile arm : jpeg <= jdapistd.c
Compile arm : jpeg <= jdarith.c
Compile arm : jpeg <= jdatadst.c
Compile arm : jpeg <= jdatasrc.c
Compile arm : jpeg <= jdcoefct.c
Compile arm : jpeg <= jdcolor.c
Compile arm : jpeg <= jddctmgr.c
Compile arm : jpeg <= jdhuff.c
Compile arm : jpeg <= jdinput.c
Compile arm : jpeg <= jdmainct.c
Compile arm : jpeg <= jdmarker.c
Compile arm : jpeg <= jdmaster.c
Compile arm : jpeg <= jdmerge.c
Compile arm : jpeg <= jdpostct.c
Compile arm : jpeg <= jdsample.c
Compile arm : jpeg <= jdtrans.c
Compile arm : jpeg <= jerror.c
Compile arm : jpeg <= jfdctflt.c
Compile arm : jpeg <= jfdctfst.c
Compile arm : jpeg <= jfdctint.c
Compile arm : jpeg <= jidctflt.c
Compile arm : jpeg <= jidctfst.c
Compile arm : jpeg <= jidctint.c
Compile arm : jpeg <= jquant1.c
Compile arm : jpeg <= jquant2.c
Compile arm : jpeg <= jutils.c
Compile arm : jpeg <= jmemmgr.c
StaticLibrary : libjpeg.a
SharedLibrary : libjpegtest.so
Install : libjpegtest.so => libs/armeabi/libjpegtest.so

5.9 执行
5.10 可以使用libjpeg库了

6 C++编写JNI的不同之处

具体可以参考Simon的文章和这篇。

在Android自身的调用中，大都采用这种方式。

7 后记

很早就想写这篇文章，碍于一些事情，耽搁了很久，另外，本文也仅仅是涵盖了一些基本和简单的方面。很多深入的地方，还有待继续探讨，如果有什么更好的建议，欢迎提出。本文很多知识也是来自网络整理，这里需要特别感谢simon兄的文章。另外要说明的就是，在我们的ndk目录里面有一些例子，大家可以参考。本文对应的目录为/opt/android-ndk-r7b/samples

参考文章：
1 http://my.unix-center.net/~Simon_fu/?p=833
2 http://my.unix-center.net/~Simon_fu/?p=836
3 http://my.unix-center.net/~Simon_fu/?p=849
4 http://my.unix-center.net/~Simon_fu/?p=856
5 http://my.unix-center.net/~Simon_fu/?p=359
6 http://my.unix-center.net/~Simon_fu/?page_id=724
7 http://stackoverflow.com/questions/4273168/javah-not-able-to-find-android-classes
8 http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/tools/windows/javah.html
9 http://blog.csdn.net/brince101/article/details/6736105
10 http://hi.baidu.com/beibei245/blog/item/ffb709efc7877622acafd5da.html
11 http://provista.iteye.com/blog/839703
12 http://android.wooyd.org/JNIExample/
13 http://hi.baidu.com/zhlg_hzh/blog/item/f0d782081f2f45d963d986f5.html
-END-

本文同发地址：http://doandroid.info/2012/03/19/jni_and_android_jni_details/

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