Android中JNI如何向上层提供接口总结

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-07-13 20:47 48阅读 0赞

转自：http://blog.csdn.net/lqxandroid2012/article/details/49618407

参考文献:

[http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6575988][http_blog.csdn.net_luoshengyang_article_details_6575988]

[http://www.androidmi.com/Androidkaifa/rumen/201005/633.html][http_www.androidmi.com_Androidkaifa_rumen_201005_633.html]

# 1 什么是JNI #

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.

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.

JNI在Android层次结构中的作用如下图所示:

![0_1324431899h4CH.gif][]

在Android中，主要的JNI代码在以下的路径中:

Android源码根目录/frameworks/base/core/jni/

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.

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.

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。

在Android中实现的JNI库，需要连接动态库libnativehelper.so.

# 2 注册JNI方法 #

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:

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  /\* 
2.   \* Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project 
3.   \* 
4.   \* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); 
5.   \* you may not use this file except in compliance with the License. 
6.   \* You may obtain a copy of the License at 
7.   \* 
8.   \*      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 
9.   \* 
10.  \* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software 
11.  \* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, 
12.  \* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. 
13.  \* See the License for the specific language governing permissions and 
14.  \* limitations under the License. 
15.  \*/  
16.   
17. \#include "JNIHelp.h"  
18. \#include "jni.h"  
19. \#include "utils/Log.h"  
20. \#include "utils/misc.h"  
21.   
22. **namespace** android \{  
23. **int** register\_android\_server\_AlarmManagerService(JNIEnv\* env);  
24. **int** register\_android\_server\_BatteryService(JNIEnv\* env);  
25. **int** register\_android\_server\_InputApplicationHandle(JNIEnv\* env);  
26. **int** register\_android\_server\_InputWindowHandle(JNIEnv\* env);  
27. **int** register\_android\_server\_InputManager(JNIEnv\* env);  
28. **int** register\_android\_server\_LightsService(JNIEnv\* env);  
29. **int** register\_android\_server\_PowerManagerService(JNIEnv\* env);  
30. **int** register\_android\_server\_UsbDeviceManager(JNIEnv\* env);  
31. **int** register\_android\_server\_UsbHostManager(JNIEnv\* env);  
32. **int** register\_android\_server\_VibratorService(JNIEnv\* env);  
33. **int** register\_android\_server\_SystemServer(JNIEnv\* env);  
34. **int** register\_android\_server\_location\_GpsLocationProvider(JNIEnv\* env);  
35. **int** register\_android\_server\_connectivity\_Vpn(JNIEnv\* env);  
36. **int** register\_android\_server\_HelloService(JNIEnv \*env);  
37. \};  
38.   
39. **using** **namespace** android;  
40.   
41. **extern** "C" jint JNI\_OnLoad(JavaVM\* vm, **void**\* reserved)  
42. \{  
43.     JNIEnv\* env = NULL;  
44.     jint result = -1;  
45.   
46.     **if** (vm->GetEnv((**void**\*\*) &env, JNI\_VERSION\_1\_4) != JNI\_OK) \{  
47.         LOGE("GetEnv failed!");  
48.         **return** result;  
49.     \}  
50.     LOG\_ASSERT(env, "Could not retrieve the env!");  
51.   
52.     register\_android\_server\_PowerManagerService(env);  
53.     register\_android\_server\_InputApplicationHandle(env);  
54.     register\_android\_server\_InputWindowHandle(env);  
55.     register\_android\_server\_InputManager(env);  
56.     register\_android\_server\_LightsService(env);  
57.     register\_android\_server\_AlarmManagerService(env);  
58.     register\_android\_server\_BatteryService(env);  
59.     register\_android\_server\_UsbDeviceManager(env);  
60.     register\_android\_server\_UsbHostManager(env);  
61.     register\_android\_server\_VibratorService(env);  
62.     register\_android\_server\_SystemServer(env);  
63.     register\_android\_server\_location\_GpsLocationProvider(env);  
64.     register\_android\_server\_connectivity\_Vpn(env);  
65.     register\_android\_server\_HelloService(env);  
66.   
67.     **return** JNI\_VERSION\_1\_4;  
68. \}

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 这些注册函数就是JNI方法的注册函数 ! 正有通过这些注册函数，上层才有可能调用注册的JNI方法.

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:

**\[html\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  LOCAL\_PATH:= $(call my-dir)  
2.  include $(CLEAR\_VARS)  
3.    
4.  LOCAL\_SRC\_FILES:= \\  
5.      com\_android\_server\_AlarmManagerService.cpp \\  
6.      com\_android\_server\_BatteryService.cpp \\  
7.      com\_android\_server\_InputApplicationHandle.cpp \\  
8.      com\_android\_server\_InputManager.cpp \\  
9.      com\_android\_server\_InputWindowHandle.cpp \\  
10.     com\_android\_server\_LightsService.cpp \\  
11.     com\_android\_server\_PowerManagerService.cpp \\  
12.     com\_android\_server\_SystemServer.cpp \\  
13.     com\_android\_server\_UsbDeviceManager.cpp \\  
14.     com\_android\_server\_UsbHostManager.cpp \\  
15.     com\_android\_server\_VibratorService.cpp \\  
16.     com\_android\_server\_location\_GpsLocationProvider.cpp \\  
17.     com\_android\_server\_connectivity\_Vpn.cpp \\  
18.     com\_android\_server\_HelloService.cpp \\  
19.     onload.cpp  
20.   
21. LOCAL\_C\_INCLUDES += \\  
22.     $(JNI\_H\_INCLUDE) \\  
23.     frameworks/base/services \\  
24.     frameworks/base/core/jni \\  
25.     external/skia/include/core  
26.   
27. LOCAL\_SHARED\_LIBRARIES := \\  
28.     libandroid\_runtime \\  
29.     libcutils \\  
30.     libhardware \\  
31.     libhardware\_legacy \\  
32.     libnativehelper \\  
33.     libsystem\_server \\  
34.     libutils \\  
35.     libui \\  
36.     libinput \\  
37.     libskia \\  
38.     libgui \\  
39.     libusbhost  
40.   
41. ifeq ($(WITH\_MALLOC\_LEAK\_CHECK),true)  
42.     LOCAL\_CFLAGS += -DMALLOC\_LEAK\_CHECK  
43. endif  
44.   
45. LOCAL\_MODULE:= libandroid\_servers  
46.   
47. include $(BUILD\_SHARED\_LIBRARY)

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.

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:

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** register\_android\_server\_HelloService(JNIEnv \*env) \{  
2.          **return** jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/HelloService", method\_table, NELEM(method\_table));  
3.  \}

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:

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  /\*JNI方法表\*/  
2.  **static** **const** JNINativeMethod method\_table\[\] = \{  
3.      \{ "init\_native", "()Z", (**void**\*)hello\_init\},  
4.      \{ "setVal\_native", "(I)V", (**void**\*)hello\_setVal\},  
5.      \{ "getVal\_native", "()I", (**void**\*)hello\_getVal\},  
6.  \};

接下来就是方法表内各个接口的实现代码了.

如hello\_setVal函数的实现:

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  /\*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\*/  
2.  **static** **void** hello\_setVal(JNIEnv\* env, jobject clazz, jint value) \{  
3.      **int** val = value;  
4.      LOGI("Hello JNI: set value %d to device.", val);  
5.      **if**(!hello\_device) \{  
6.          LOGI("Hello JNI: device is not open.");  
7.          **return**;  
8.      \}  
9.            
10.     hello\_device->set\_val(hello\_device, val);  
11. \}

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:  [Android中HAL如何向上层提供接口总结][Android_HAL]  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:

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  /\*通过硬件抽象层定义的硬件模块打开接口打开硬件设备\*/  
2.      **static** **inline** **int** hello\_device\_open(**const** hw\_module\_t\* module, **struct** hello\_device\_t\*\* device) \{  
3.          **return** module->methods->open(module, HELLO\_HARDWARE\_MODULE\_ID, (**struct** hw\_device\_t\*\*)device);  
4.      \}  
5.    /\*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\*/  
6.      **static** jboolean hello\_init(JNIEnv\* env, jclass clazz) \{  
7.          hello\_module\_t\* module;  
8.            
9.          LOGI("Hello JNI: initializing......");  
10.         **if**(hw\_get\_module(HELLO\_HARDWARE\_MODULE\_ID, (**const** **struct** hw\_module\_t\*\*)&module) == 0) \{  
11.             LOGI("Hello JNI: hello Stub found.");  
12.             **if**(hello\_device\_open(&(module->common), &hello\_device) == 0) \{  
13.                 LOGI("Hello JNI: hello device is open.");  
14.                 **return** 0;  
15.             \}  
16.             LOGE("Hello JNI: failed to open hello device.");  
17.             **return** -1;  
18.         \}  
19.         LOGE("Hello JNI: failed to get hello stub module.");  
20.         **return** -1;        
21.     \}

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: [Android中HAL如何向上层提供接口总结][Android_HAL]  .

# 3 方法列表说明    #

关于static const JNINativeMethod method\_table\[\]方法列表的原型如下:

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  **typedef** **struct** \{  
2.  **const** **char**\* name;  
3.  **const** **char**\* signature;  
4.  **void**\* fnPtr;  
5.  \} JNINativeMethod;

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.

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。

其中比较难以理解的是第二个参数，例如:

"()V"

"(II)V"

"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"

实际上这些字符是与函数的参数类型一一对应的。

"()" 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();

"(II)V" 表示 void Func(int, int);

具体的每一个字符的对应关系如下  
字符 Java类型    C类型

V      void              void  
Z       jboolean     boolean  
I        jint                int  
J       jlong            long  
D      jdouble       double  
F      jfloat            float  
B      jbyte            byte  
C      jchar           char  
S      jshort          short

数组则以"\["开始，用两个字符表示

\[I       jintArray      int\[\]  
\[F     jfloatArray    float\[\]  
\[B     jbyteArray    byte\[\]  
\[C    jcharArray    char\[\]  
\[S    jshortArray   short\[\]  
\[D    jdoubleArray double\[\]  
\[J     jlongArray     long\[\]  
\[Z    jbooleanArray boolean\[\]

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

Ljava/lang/String;   String jstring  
Ljava/net/Socket;   Socket jobject

如果JAVA函数位于一个嵌入类，则用$作为类名间的分隔符。

例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"

[http_blog.csdn.net_luoshengyang_article_details_6575988]: http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6575988
[http_www.androidmi.com_Androidkaifa_rumen_201005_633.html]: http://www.androidmi.com/Androidkaifa/rumen/201005/633.html
[0_1324431899h4CH.gif]: /images/20220714/8795f005f0b143598873db2a64a5d396.png
[view plain]: http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/7088514#
[Android_HAL]: http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/7086273