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超全Android JNI&NDK编程总结
由于网上关于JNI/NDK相关的知识点介绍的比较零散而且不具备参照性,所以写了这篇JNI/NDK学习笔记,便于作为随时查阅的工具类型的文章,本文主要的介绍了在平时项目中常用的命令、JNI数据类型、签名等,便于查阅相关资料。文末相关参考资料比较适合刚接触或者不熟悉Android NDK开发的朋友参阅。
常用命令
javac 编译java源文件生成.class文件
由于JNI对应的头文件由javah工具根据对应的.class文件生成,所以在进行JNI编程之前,写好Java代码后需要先编译,在使用javah生成对应的头文件
javah -jni自动生成头文件
举例说明:
生成普通的JNI头文件
javah -classpath path -jni -d outputdirpath com.mrljdx.JavaNativeCode
在Java函数中包含Android相关的参数代码,则需要在classpath中添加android.jar包的绝对路径地址
javah -classpath path:$ANDROID_HOME/path/android.jar -jni -d outputdirpath com.mrljdx.JavaNativeCodeWithAndroid
javap -s -p 查看函数签名
-s: 显示签名(只显示public类型的签名) -p:显示所有函数、成员变量的签名
举例说明:
javap -classpath pacakage_path_dir -s -p com.mrljdx.JavaCode
JNI数据类型和类型签名
数据类型
JNI的数据类型包括:基本类型和引用类型。这一点和Java的语言特性一致,基本类型包括jboolean、jchar、jint、jlong、jbyte、jshort、jfloat、jdouble、void,与Java类型的对应关系如下:
JNI类型 | Java类型 | 描述 |
jboolean | boolean | 无符号8位整型 |
jbyte | byte | 有符号8位整型 |
jchar | char | 无符号16位整型 |
jshort | short | 有符号16位整型 |
jint | int | 32位整型 |
jlong | long | 64位整型 |
jfloat | float | 32位整型 |
jdouble | double | 64位整型 |
void | void | 无类型 |
JNI中引用类型主要有类、对象和数组,这点也上符合Java的语法规范,对应的关系如下:
JNI 类型 | Java引用类型 | 描述 |
jobject | Object | Object类型 |
jclass | Class | Class类型 |
jstring | String | String类型 |
jobjectArray | Object[] | 对象数组 |
jbooleanArray | boolean[] | boolean数组 |
jbyteArray | byte[] | byte数组 |
jcharArray | char[] | char数组 |
jshortArray | short[] | short数组 |
jintArray | int[] | int数组 |
jlongArray | long[] | long数组 |
jfloatArray | float[] | float数组 |
jdoubleArray | double[] | double数组 |
jthrowable | Throwable | Throwable |
JNI类型签名
JNI的类型签名标识了一个特定的Java类型,这个类型可以是类和方法,也可以是数据类型。
- 类型签名
类的签名采用”L+包名+类名+;”标识,包名中将.替换为/即可。
比如String类的签名:
Ljava/lang/String;
注意末尾的;属于签名的一部分。
再比如Android中Context类的签名:
Landroid/content/Context; - 基本数据类型签名
基本数据类型的签名采用一系列大写字母来标识,如下:
Java类型 | 签名 |
boolean | Z |
byte | B |
char | C |
short | S |
int | I |
long | J |
float | F |
double | D |
void | V |
可以发现除了 long基本数据类型的签名为J之外其他的都比较容易辨识,估计是由于之前的类类型的签名开头为L+包名+类名+;设计者为了区分所以签名为J
- 数组的类型签名
数组的类型签名比起类类型和基本数据类型的要稍微复杂一点,不过还是很好理解的。对于数组来说,它的签名为[+类型签名,举例说明:
String[] 数组类型对应的签名:
[Ljava/lang/String;
可以发现,就是在String的类签名前加了个[
同理基本数据类型签名int[]的签名:
[I
注意这里基本类型后面是不带分号的。
那么多维数组呢?可以类推,int[][] 的签名为[[I ,而String[][]的签名为[[Ljava/lang/String; - 方法的签名
在JNI中会经常需要在C/C++代码中调用Java的函数,这时候就会用到方法的签名。方法的签名为(+参数类型签名+)+返回值类型签名,比如:
方法: boolean login(String username,String password)的方法签名如下:
(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String)B 如果这里不理解的话,请再去看看之前关于基本类型,类类型的签名部分内容。
小技巧:使用 类似于javap -classpath pathdir -s -p com.sample.JavaCode 的 javap -s -p 命令也可以帮助查看一些类中各种方法和成员变量的签名。
JNI相关命名解释
- 函数名的格式遵循规则:Java_包名_类名_方法名
- JNIEXPORT、JNICALL、JNIEnv和jobject 都是JNI标准中所定义的类型或者宏
- JNIEnv * : 指向JNI环境的指针,可以通过JNIEnv * 访问JNI提供的接口方法
- JNIEXPORT、JNICALL:是jni.h中所定义的宏。
注:JNIEnv * 可以简单的理解为Java和C/C++ 之间相互调用的桥梁,我们可以通过JNIEnv * 调用C/C++定义的方法,也可以在C/C++中通过JNIEnv * 来调用Java类中的方法。下面将会讲到C/C++中调用Java的方法,注意JNIEnv *的作用。
在C/C++中调用Java方法
首先说明一点,在Android开发过程中使用NDK主要是为了提高代码的安全性,有些游戏公司可能是为了方便利用已有的C/C++开源库来进行平台移植,其实在性能提升方面,NDK的作用并不是很明显。所以有时候一些在Java中实现起来非常简单的代码放在JNI里面做会显得吃力不讨好,所以干脆就直接在JNI中调用Java的方法,我们只把加密和验证的一些逻辑写到JNI层就行了。
在JNI中调用Java方法流程如下:
- 1. 在Java中定义一个静态方法供JNI调用,注意要是静态的。
- 2. 在JNI中利用env来调用Java中定义的静态方法
- 3. 调用声明好的静态方法
可能流程说的比较抽象,用代码简单说明一下:
定义静态方法:
//对应包名:com.mrljdx.jni.HelloJNIpublic static void helloJava() {
System.out.println("Hello JavaCode");
}
JNI声明静态方法:
static void static_helloJava(JNIEnv *env){
jclass clazz = env->FindClass("com/mrljdx/jni/HelloJNI");
jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(clazz, "helloJava", "()V");
env->CallStaticVoidMethod(clazz, mid);
}
调用声明好的静态方法:
static_helloJava(env);
在AndroidStudio中NDK编程配置注意事项:
在项目的gradle.properties中添加ndk支持:
android.useDeprecatedNdk=true
配置build.gradle看代码注释:
defaultConfig {
minSdkVersion 9
targetSdkVersion 23
versionCode 1
versionName "1.0"
//配置ndk 支持
ndk {
//编译的so库名称 libsecurity.so
moduleName "security"
//指定编译后的库支持的平台
abiFilters "armeabi", "mips", "x86", "armeabi-v7a"
//用于指定应用应该使用哪个标准库,此处添加c++库支持
stl "stlport_static"
}
}
在AndroidStudio中写JNI代码有一个比较爽的地方,就是Android.mk系统会在编译时自动帮你生成,你只需要配置build.gradle就行了。注意jni相关代码需要放在src/main/jni目录下。
小结
在我们做产品的时候,应该考虑该用JNI&NDK的时候就用,一切出发点是基于用户的体验和数据安全,我觉得在以下几种情况下建议使用NDK:
- 1. 重用现有的代码,比如C/C++的代码在Android中的重用。
- 2. 数据安全,比如将Http的请求加密和解密算法放在NDK中去实现,这样可以提高应用的安全。
- 3. 提升性能,由于Android设备制造商在手机中给每个应用分配了可用的最大RAM,有时候为了性能考虑,可以通过Native代码向系统来“借”一些内存,尽量少的使用系统分配给应用的内存。(参考Infoq:Android内存优化)
文章来自:Sun‘刺眼的博客
超全Android JNI&NDK编程总结