Android NDK开发(四)——Java传递数据到C

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Android NDK开发(四)——Java传递数据到C

2024-10-22 17:45:02 210人阅读

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前面几篇文章介绍了Android NDK开发的简单概念、常见错误及处理和从第一个Hello World开始实际做一个简单的JNI开发示例，相信看完之后，大家对NDK开发有了一个概念上的认识了，那么接下来我们需要再深入一下NDK的开发，我们知道NDK开发就是使用JNI这层“协议”在Java和C之间起个“桥梁”的作用，将Java和Native C之间联立起来，让Java和C直接的数据进行互调。谈到Java和C之间的数据调用，那么Java是怎样传递数据到C中的呢，C拿到数据处理完后又怎样将处理后的数据回传给Java的呢？先别急，接下来我们就看看Java怎么传递数据给C的。

1，建立一个Android工程，在工程下建立一个DataProvider类，在这个类里定义3个native方法，如下：

package com.example.ndktransferdata;

public class DataProvider {
	/**
	 * 把两个java中的int传递给C语言,c语言处理完毕后，把相加的结果返回给java
	 * 
	 * @param x
	 * @param y
	 * @return
	 */
	public native int add(int x, int y);
	/**
	 * 把java中的String传递给c语言，c语言获取后，在string后面添加一个hello字符串，返回给java
	 * 
	 * @param s
	 * @return
	 */
	public native String sayHelloInC(String s);
	/**
	 * 把java中的一个int数组传递给C语言，C语言接收这个数组，把int数组中的每一个元素+10，然后返回给Java
	 * 
	 * @param iNum
	 * @return
	 */
	public native int[] intMethod(int[] iNum);
}

2，用Javah编译头文件

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做到这一步发现了一个问题，从描述上看应该是编码错误，这里错误的使用了GBK来编译java文件了，改成UTF-8就没问题，只要在javah命令后面添加 -encoding utf-8，为编译器提供编码环境就行，下面是改正后的结果：

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说明native代码的函数签名已经生成了，我们将这个生成的函数签名头文件剪切到jni目录下，在c代码中引用这个头文件就好了。

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_example_ndktransferdata_DataProvider */

#ifndef _Included_com_example_ndktransferdata_DataProvider
#define _Included_com_example_ndktransferdata_DataProvider
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_example_ndktransferdata_DataProvider
 * Method:    add
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_ndktransferdata_DataProvider_add
  (JNIEnv *, jobject, jint, jint);

/*
 * Class:     com_example_ndktransferdata_DataProvider
 * Method:    sayHelloInC
 * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_ndktransferdata_DataProvider_sayHelloInC
  (JNIEnv *, jobject, jstring);

/*
 * Class:     com_example_ndktransferdata_DataProvider
 * Method:    intMethod
 * Signature: ([I)[I
 */
JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_example_ndktransferdata_DataProvider_intMethod
  (JNIEnv *, jobject, jintArray);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

3,编写C语言代码

之前在第二步的时候我们编译好了函数签名的头文件，所以这里我们就需要用过头文件中的方法签名了，一共包含3个这样的native函数，函数里实现是这样的：

#include<stdio.h>
#include<jni.h>
#include<malloc.h>
#include<string.h>
#include"com_example_ndktransferdata_DataProvider.h"
#include<android/log.h>
#define LOG_TAG "System.out.c"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

/**
 * 返回值 char* 这个代表char数组的首地址
 *  Jstring2CStr 把java中的jstring的类型转化成一个c语言中的char 字符串
 */
char* Jstring2CStr(JNIEnv* env, jstring jstr) {
	char* rtn = NULL;
	jclass clsstring = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String"); //String
	jstring strencode = (*env)->NewStringUTF(env, "GB2312"); // 得到一个java字符串 "GB2312"
	jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, clsstring, "getBytes",
			"(Ljava/lang/String;)[B"); //[ String.getBytes("gb2312");
	jbyteArray barr = (jbyteArray)(*env)->CallObjectMethod(env, jstr, mid,
			strencode); // String .getByte("GB2312");
	jsize alen = (*env)->GetArrayLength(env, barr); // byte数组的长度
	jbyte* ba = (*env)->GetByteArrayElements(env, barr, JNI_FALSE);
	if (alen > 0) {
		rtn = (char*) malloc(alen + 1); //"\0"
		memcpy(rtn, ba, alen);
		rtn[alen] = 0;
	}
	(*env)->ReleaseByteArrayElements(env, barr, ba, 0); //
	return rtn;
}

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_ndktransferdata_DataProvider_add(
		JNIEnv * env, jobject obj, jint x, jint y) {
	LOGD("x = %d", x);
	LOGD("y = %d", y);
	return x + y;
}

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_ndktransferdata_DataProvider_sayHelloInC(
		JNIEnv * env, jobject obj, jstring jstr) {
	char* cstr = Jstring2CStr(env, jstr);
	LOGD("cstr = %s", cstr);
	char arr[7] = { ' ', 'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0' };
	strcat(cstr, arr);
	LOGD("new cstr = %s", cstr);
	return (*env)->NewStringUTF(env, cstr);
}

JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_example_ndktransferdata_DataProvider_intMethod(
		JNIEnv * env, jobject obj, jintArray jarr) {
	//获取传递进来数组的长度
	int len = (*env)->GetArrayLength(env, jarr);
	//获取传递进来数组的元素，即数组首地址
	jint* intArr = (*env)->GetIntArrayElements(env, jarr, 0);
	int i = 0;
	for (; i < len; i++) {
		//打印处理前的数组元素
		LOGD("intArr[%d] = %d", i, intArr[i]);
		//遍历数组元素+10
		*(intArr + i) += 10;
	}
	return jarr;
}

4，配置Android.mk文件

    LOCAL_PATH := $(call my-dir)

    include $(CLEAR_VARS)

    LOCAL_MODULE    := Hello

    LOCAL_SRC_FILES := Hello.c
    
    LOCAL_LDLIBS += -llog

    include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

光配置Android.mk文件大致就可以了，但是还需要解决一个版本兼容问题，做法是在jni目录下新建Application.mk文件，加上

APP_PLATFORM := android-8

5，编译C语言代码

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6，Java代码中处理返回的数据

Java中传递数据到C代码中，C代码处理完后返回给Java，这时候Java拿到数据后就可以做自己的一些业务操作了，首先我们编译完Native代码后，先Refresh一下工程，然后clean一下工程，编写如下的测试案例：

public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {

	// 加载本地库文件
	static {
		System.loadLibrary("Hello");
	}

	private Button btn1, btn2, btn3;
	private DataProvider provider;
	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		btn1 = (Button) findViewById(R.id.btn1);
		btn2 = (Button) findViewById(R.id.btn2);
		btn3 = (Button) findViewById(R.id.btn3);
		btn1.setOnClickListener(this);
		btn2.setOnClickListener(this);
		btn3.setOnClickListener(this);
		provider = new DataProvider();
	}
	@Override
	public void onClick(View v) {
		switch (v.getId()) {
			case R.id.btn1 : // 传递2个int给C代码
				int result = provider.add(3, 5);
				Toast.makeText(this, "相加的结果：" + result, 0).show();
				break;
			case R.id.btn2 : // 传递string给C代码
				String str = provider.sayHelloInC("zhang san");
				Toast.makeText(this, str, 0).show();
				break;
			case R.id.btn3 : // 传递int数组给C代码
				int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
				provider.intMethod(arr);
				for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
					System.out.println("arr[" + i + "] = " + arr[i]);
				}
				break;
			default :
				break;
		}
	}

}

运行一下工程，注意：这里只能开启arm模拟器，如果是x86模拟器会安装apk时候报错，因为这段native代码只编写了arm支持的版本，没有支持x86。如果在运行测试的时候出现一些错误的话，请参考上篇文章中提示慢慢解决。Android NDK开发——常见错误集锦以及LOG使用

测试1：Java传递2个int给C

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Logcat输出：

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测试2：Java传递string给C

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Logcat输出：

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测试3：Java传递int数组给C

Logcat输出：

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总结：

上述这个简单的示例可以说明ndk开发中，Java是怎样将数据传递给C代码的了，程序中只是简单的介绍了3种数据类型int，string和int[]，这是远远不够的，因为Java支持的数据类型比较多，这时候怎么办？好，有了上面的例子，我们可以举一反三了，在之前的博客中我也强调过ndk解压包下的jni.h这个文件的重要性，这个文件不仅仅定义了Java数据类型在C语言中的表示，看一下源码，就发现一种一一映射的关系：

......
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 */
......

另外还有一个非常重要的结构体JNINativeInterface，这里面定义了很多C函数，只要看懂大致意思就可以试着去调用这些函数，这些函数在native开发中显得特别重要：

......  
  jbooleanArray (*NewBooleanArray)(JNIEnv*, jsize);
    jbyteArray    (*NewByteArray)(JNIEnv*, jsize);
    jcharArray    (*NewCharArray)(JNIEnv*, jsize);
    jshortArray   (*NewShortArray)(JNIEnv*, jsize);
    jintArray     (*NewIntArray)(JNIEnv*, jsize);
    jlongArray    (*NewLongArray)(JNIEnv*, jsize);
    jfloatArray   (*NewFloatArray)(JNIEnv*, jsize);
    jdoubleArray  (*NewDoubleArray)(JNIEnv*, jsize);

    jboolean*   (*GetBooleanArrayElements)(JNIEnv*, jbooleanArray, jboolean*);
    jbyte*      (*GetByteArrayElements)(JNIEnv*, jbyteArray, jboolean*);
    jchar*      (*GetCharArrayElements)(JNIEnv*, jcharArray, jboolean*);
    jshort*     (*GetShortArrayElements)(JNIEnv*, jshortArray, jboolean*);
    jint*       (*GetIntArrayElements)(JNIEnv*, jintArray, jboolean*);
    jlong*      (*GetLongArrayElements)(JNIEnv*, jlongArray, jboolean*);
    jfloat*     (*GetFloatArrayElements)(JNIEnv*, jfloatArray, jboolean*);
    jdouble*    (*GetDoubleArrayElements)(JNIEnv*, jdoubleArray, jboolean*);
......

源码比较长，有兴趣的朋友自己翻看一下，这里只贴部分。

源码请在这里下载

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