引言

什么是JNI和�Android NDK

• JNI是Java Native Interface的缩写,它提供了若干的API实现了Java和其他语言的通信（主要是C&C++）.
  就是说我们使用在Java代码里面去使用其他语言现有的API.JNI不局限与Android平台.
• Android NDK是在SDK前面又加上了“原生”二字,即Native Development Kit,因此又被Google称为NDK。
  它是Google公司给我们提供的一套开发工具,就是为了使Android程序能够执行C&C++等部分原生代码.

使用JNI有什么用

1. 代码的保护，由于APK的Java层代码很容易被反编译，而C/C++库反汇难度较大。
2. 在NDK中调用第三方C/C++库，因为大部分的开源库都是用C/C++代码编写的。
3. 便于移植，用C/C++写的库可以方便在其他的嵌入式平台上再次使用。
4. 因为Android应用程序是跑在虚拟机上面,所以有些底层的硬件调用需要使用更底层的语言去调用.

环境

本机的环境

• 操作系统: OSX 10.11.5
• Java版本: build 1.8.0_51-b16
• NDK版本: r11c
• IDE: Eclipse Mars.1 Release (4.5.1)
• Android工程:
• minSDKVersion : 19

•  targetSDKVersion    : `19`
  

•  buildToolsVersion : `19`
  

具体的自己去下载,这里给一下NDK的下载地址
PS:自备梯子

配置NDK的执行路径

解压NDK,路径信息不要出现中文

配置环境变量(OSX为例)

我的NDK目录路径为/Users/August/android-ndk-r11c,下面自行修改NDK目录

1. 编辑profile文件: 使用自己熟悉的编辑器打开~/.profile文件
2. 在~/.profile添加: export PATH="/Users/August/android-ndk-r11c:$PATH"
3. 保存~/.profile文件.
4. 使配置文件生效: source ~/.profile

如果是Windows系统的话,跟上面雷同,不过是直接修改环境变量,而不是去修改profile文件.
Windows用户可以戳这里

配置Eclipse环境

这里假设你已经开始在Eclipse上面做过�Android开发了

1. 选择Eclipse的设置,设置里搜索NDK,选择下面的NDK然后在右边选项卡设置NDK的路径(/Users/August/android-ndk-r11c)
2. 然后我们右键项目,选择Android Tools->Add native support->输入C/C++的源文件名(这里是用test)
3. 然后我们发现工程里面多了一个jni的文件夹,我们打开后发现新建了test.cpp,和Android.mk.我们右键test.cpp->rename->改成test.c,并且把Android.mk里面的test.cpp改成test.c.
4. 你有没有发现,你的jni文件中#include<jni.h>报Unresolved inclusion: <jni.h>的错误了?没事,右键项目->Properties->C/C++ General->Paths and Symbols->Add->File System->选择/Users/August/android-ndk-r11c/platforms/android-19/arch-arm/usr/include.因为这里使用的Android工程师API19,所以这里我们对应选择android-19的arm平台

Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

    include $(CLEAR_VARS)

    LOCAL_MODULE    := test
    LOCAL_SRC_FILES :=  test.c

    include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

其中test就是模块名，test.c就是需要编译的源文件

Demo1:Hello world

native方法声明

我们在MainActivity中声明方法public native String getHelloFromC();,这里getHelloFromC()主要实现我们会在C语言里面实现.

方法调用

很简单,getHelloFromC()就能够得到函数返回的值.你可以打个Log或者弹个吐司.

使用javah

我们可以使用javah 包名.类名去生成native函数的C语言声明

编写函数

1. 命令后环境切换到项目的src目录下面
2. 输入javah com.example.jniproject.MainActivity
3. 回到Eclipse中,右键src文件夹,选择refresh操作
4. 我们看到多了一个文件,找到对应的方法声明JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_jniproject_MainActivity_getHelloFromC (JNIEnv *, jobject);后,我们拷贝声明代码到test.c
5. 最后把test.c的代码修改成

#include <jni.h>
jstring Java_com_example_jniproject_MainActivity_getHelloFromC(JNIEnv *env,
       jobject obj) {
   char* cstr = "Hello World!";
   jstring jstr = (*env)->NewStringUTF(env, cstr);
   return jstr;
}

修改的4->5修改的内容:

• 去掉JNIEXPORT,JNICALL.
• 增加JNIEnv *参数和jobject的env和obj参数名
  env变量: Java虚拟机环境
  obj: 调用该代码的主体

变量类型

上面我们可以看到jstring这种类型.是什么鬼?
通过源文件查看(Windows下按住ctrl键鼠标左键点击jstring)我们可以看到.无论是JNIEnv还是jstring都是在jni.h里面有两份定义.第一份是C语言,第二份是C++的

• 公用类型

#ifdef HAVE_INTTYPES_H
# include <inttypes.h>      /* C99 */
typedef uint8_t         jboolean;       /* unsigned 8 bits */
typedef int8_t          jbyte;          /* signed 8 bits */
typedef uint16_t        jchar;          /* unsigned 16 bits */
typedef int16_t         jshort;         /* signed 16 bits */
typedef int32_t         jint;           /* signed 32 bits */
typedef int64_t         jlong;          /* signed 64 bits */
typedef float           jfloat;         /* 32-bit IEEE 754 */
typedef double          jdouble;        /* 64-bit IEEE 754 */
#else
typedef unsigned char   jboolean;       /* unsigned 8 bits */
typedef signed char     jbyte;          /* signed 8 bits */
typedef unsigned short  jchar;          /* unsigned 16 bits */
typedef short           jshort;         /* signed 16 bits */
typedef int             jint;           /* signed 32 bits */
typedef long long       jlong;          /* signed 64 bits */
typedef float           jfloat;         /* 32-bit IEEE 754 */
typedef double          jdouble;        /* 64-bit IEEE 754 */
#endif

• C的类型

typedef void*           jobject;
typedef jobject         jclass;
typedef jobject         jstring;
typedef jobject         jarray;
typedef jarray          jobjectArray;
typedef jarray          jbooleanArray;
typedef jarray          jbyteArray;
typedef jarray          jcharArray;
typedef jarray          jshortArray;
typedef jarray          jintArray;
typedef jarray          jlongArray;
typedef jarray          jfloatArray;
typedef jarray          jdoubleArray;
typedef jobject         jthrowable;
typedef jobject         jweak;

• C++的类型

typedef _jobject*       jobject;
typedef _jclass*        jclass;
typedef _jstring*       jstring;
typedef _jarray*        jarray;
typedef _jobjectArray*  jobjectArray;
typedef _jbooleanArray* jbooleanArray;
typedef _jbyteArray*    jbyteArray;
typedef _jcharArray*    jcharArray;
typedef _jshortArray*   jshortArray;
typedef _jintArray*     jintArray;
typedef _jlongArray*    jlongArray;
typedef _jfloatArray*   jfloatArray;
typedef _jdoubleArray*  jdoubleArray;
typedef _jthrowable*    jthrowable;
typedef _jobject*       jweak;

通过变量类型名称的字面意思,我们也可以跟Java里面的类型对应上.
需要注意的是,例如Java中传递String类型参数,在C语言里面需要把String转换成char[]等类型才能操作.
同时我们也看下NewStringUTF这个函数

• C++版本

jstring NewStringUTF(const char* bytes) {
    return functions->NewStringUTF(this, bytes);
}

• C版本

jstring (*NewStringUTF)(JNIEnv*, const char*);

从this实参我们不难看出,C++使用了面向对象的方法.而C语言的仅仅是结构体包装.所以当我们使用的时候对env这个变量使用也不一样.在C版本中是(*env)->xxx,在C++版本中是env->xxx.

更多JNI函数用法参考<<The Java(TM) Native Interface–Programmer’s Guide and Specification>>中的JNI FUnctions章节.网上有电子版

加载模块

虽然现在模块是还没编译出来,但是我们运行程序的时候.NDK会自动帮我们编译.我们先写入加载的代码:

public class MainActivity extends Activity {
    static {
        System.loadLibrary("test");
    }
    
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Toast.makeText(this, getHelloFromC(), Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
    
    public native String getHelloFromC();
    
}

System.loadLibrary的参数是模块的名字,关于名字有两个常用的方法识别:

• 自己的模块:直接查看Android.mk的LOCAL_MODULE参数
• 别人的模块:例如libtest.so,把lib和.so去掉.剩下的test就是模块名称了

走起

直接运行程序,自动编译模块

Demo2:字符串传参

我们来实现一个移位的加解密
具体步骤上面都有,所以就简要说一下步骤.

定义函数

```java
public native String encode(String str, int length);

public native String decode(String str, int length);
```

生成native函数版本的函数声明

```
javah com.example.jniproject.MainActivity
```

修改函数声明并添加到test.c中

```c
jstring Java_com_example_jniproject_MainActivity_encode(JNIEnv *env,
        jobject obj, jstring orgin, jint length) {
    jstring encrypt;

    return encrypt;
}

jstring Java_com_example_jniproject_MainActivity_decode(JNIEnv * env,
        jobject obj, jstring encrypt, jint length) {
    jstring orgin;
    return orgin;
}
```

编写test.c具体代码

jstring Java_com_example_jniproject_MainActivity_encode(JNIEnv *env,
        jobject obj, jstring orgin, jint length) {

    jstring encrypt;

    char *cstr = (*env)->GetStringUTFChars(env, orgin, 0);

    int i;

    for (i = 0; i < length; i++) {
        cstr[i] += 1;
    }

    encrypt = (*env)->NewStringUTF(env, cstr);

    return encrypt;
}

jstring Java_com_example_jniproject_MainActivity_decode(JNIEnv * env,
        jobject obj, jstring encrypt, jint length) {
    jstring orgin;
    char *cstr = (*env)->GetStringUTFChars(env, encrypt, 0);

    int i;

    for (i = 0; i < length; i++) {
        cstr[i] -= 1;
    }

    orgin = (*env)->NewStringUTF(env, cstr);
    return orgin;
}

从上面例子(模板)可以看到,需要操作类型的时候,传参跟返回值都要转换成对应的语言的类型.
这篇博客大概了解一下什么是JNI,其实我也是刚在学习.就mark一下吧.希望大家多多交流.

配置Eclipse的javah

其实我们也可以去配置Eclipse的启动配置,不用手动切换目录去生成C/C++的文件声明

第一步

导航菜单->Run->External Tools->External Tools Configurations->Program->选项卡左上角加号->出现新配置项

第二步

说一下几个需要填写的东西

• Name: 启动配置名称
• Location : 启动项的外部文件路径
• Working Directory : 外部文件的工作目录
• Arguments : 外部文件运行的参数

下面是我的参考配置,除了Location外,其他可以直接拷贝

• Name: javah
• Location : /System/Library/Frameworks/JavaVM.framework/Versions/Current/Commands/javah
• Working Directory : ${project_loc}/src
• Arguments : -d ${project_loc}/jni ${java_type_name}

apply上面配置后切换到Refresh选项卡,然后选中The project containing the selected resource再apply一次就ok了

第三步

假设现在我们要为MainActity生成对应的C/C++声明文件.

1. 选中或者打开MainActity.java,一定要保证当前鼠标焦点在需要生成的Java文件中
2. Run->External Tools->javah,直接就看到jni目录下面生成了头文件