ANDROID JNI之JAVA域與c域的互操作

田海立@CSDN 2012-1-20

 

本文講述AndroidJava域與C域互操作：Java域調用c域的函數；c域訪問Java域的屬性和方法；c域產生的對象的儲存與使用。重點講解c域如何訪問Java域。

雖然AndroidJNI實現中，c實現與c++實現是有所區別的，但行文中並未區分c還是c++。

 

0.    Android中的JNI

Android的APP開發一般是用Java，用到的系統服務和作業系統相關的東西是用c寫的。Java到c的訪問，通過JNI(Java Native Interface)，一般情況下的考慮是Java -> c，也有c -> Java的情形，這在Android中經常使用。

 

1.    Java域調用c域的函數

通常JNI的使用：

1)   Java中某個類的方法聲明前加上native修飾；

2)   在c中實現該方法，並把實現該方法的c檔案編譯進動態庫；

3)   在java中使用該方法前，用System.loadLibrary()裝載。

4)   在步驟2中的c檔案中定義JNI_OnLoad，並在其中通過JNIEnv:: RegisterNatives()把Java裡聲明的Java native方法與c中定義的實現函數關聯起來。

其中的實現細節不是本文描述的重點，如有疑問可參閱其它文章。

 

C域中的實現函數的Signature中傳回值應該與java中聲明的原型一致；參數列表對比java中聲明的原型前面多了兩個參數：

JNIEnv *env 虛擬機器啟動並執行環境，通過它來使用JVM的各種方法。後面會經常用到；

jobject this 調用該函數的對象。

（當然這裡所說的類型一致也是指的要對應，Java與c裡的類型不是完全一致，在各自領域分別有其類型的表述，比如Java裡的int類型，在JNI的c中就對應的是jint，諸如此類。詳細對照表，Google之）

這樣Java中native方法只是有聲明並無實現，具體實現在c中進行，而Java中的該方法當然可以在Java中有存取權限的地方用到。

 

2.    c域訪問Java域

JNI一般的使用情形是Java -> c，也有c -> Java裡的情形，在Android中還經常用到。

下面以Android中Camera的JNI實現講解

android.hardware.Camera.java是Java類，其中包含了一些native方法；android_hardware_camera.cpp是JNI的cpp實現。

而圖中，

fields_t是android_hardware_camera.cpp定義的一個結構體類型；

fields: fields_t是android_hardware_camera.cpp定義的一個fields_t型的變數；

android.hardware.Camera,Surface, Camera.CameraInfo都是Java中定義的類。

 

下面章節分別講解，cpp（android_hardware_camera.cpp）中如何訪問Java中的屬性和方法。

 

2.1.       c域訪問Java域的屬性

facing、orientation都是Camera.CameraInfo中的屬性，類型是int型。

 

在註冊native函數之前，c中就已經把Java域中的屬性的jfieldID得到了。通過下列方法：

jclass clazz =env->FindClass("android/hardware/Camera$CameraInfo");jfieldID field =env->GetFieldID(clazz, "facing", "I");

如果執行成功，把field儲存到上面圖中的fileds變數的facing: jfieldID中。

 

而用到時，看如何使用：

Java中調用android.hardware.Camera::getCameraInfo()會調到cpp中的android_hardware_Camera_getCameraInfo (JNIEnv *env, jobject thiz,jint cameraId, jobject info_obj)

參數中info_obj是Java中傳進來的CameraInfo的對象。

Cpp函數實現中，

static voidandroid_hardware_Camera_getCameraInfo(JNIEnv *env, jobject thiz,    jint cameraId, jobject info_obj){    CameraInfo cameraInfo;    status_t rc =Camera::getCameraInfo(cameraId, &cameraInfo);    // …    env->SetIntField(info_obj, fields.facing,cameraInfo.facing);    // …}

Cpp中得到CameraInfo，然後通過env->SetIntField()設定到Java對象的屬性中。

          

總結一下，c中如何訪問Java對象的屬性：

1)   通過JNIEnv::FindClass()找到對應的jclass；

2)   通過JNIEnv::GetFieldID()找到類中屬性的jfieldID；

3)   通過JNIEnv::GetXyzField()/SetXyzField()擷取或設定Java對象的屬性。Xyz是屬性的類型，可以是Int/Void/Boolean/Byte/Char/Short/Long/Float/Double/Object。

 

2.2.       c域訪問Java域的方法

c域訪問Java域的方法的實現與訪問屬性類似，看android.hardware.Camera中的postEventFromNative()如何被cpp中調用。

 

在註冊native函數之前，c中就已經把Java域中的方法的jmethodID得到了。通過下列方法：

jclass clazz =env->FindClass("android/hardware/Camera");fields.post_event =env->GetStaticMethodID(clazz, "postEventFromNative",                                                  "(Ljava/lang/Object;IIILjava/lang/Object;)V");

fileds.post_event儲存了Java中postEventFromNative()的jmethodID。

 

而用到時，看如何使用：

在底層需要通知上層資訊的時候會通過android.hardware.Camera::postEventFromNative()。

android_hardware_camera.cpp中，

JNIEnv *env =AndroidRuntime::getJNIEnv();env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass,fields.post_event,            mCameraJObjectWeak, msgType, ext1,ext2, NULL);

Cpp中通過env->CallStaticVoidMethod()調用Java對象的方法。

 

總結一下，c中如何訪問Java對象的屬性：

1)   通過JNIEnv::FindClass()找到對應的jclass；

2)   通過JNIEnv::GetMethodID()/GetStaticMethodID()找到類中屬性的jfieldID；

3)   通過JNIEnv::CallAbcMethod()/CallStaticAbcMethod()調用Java對象的方法。Abc是傳回值類型，可以是Int/Void/Boolean/Byte/Char/Short/Long/Float/Double/Object，如果確有傳回值，在參數中返回。

 

2.3.       c域中建立Java域裡的對象

c域中建立Java域裡的對象是上節c域訪問Java域的方法的特例，建立Java域的對象就是建立Java類的執行個體，再調用Java類的構造方法。

 

以Bitmap的構建為例，《Android影像處理之Bitmap類》中提到，Bitmap中並沒有Java另外外部能訪問的構造方法，所以它的執行個體化必然是在JNI的c中實現的。

BitmapFactory.java中提供了得到Bitmap的方法，時序簡化為：

BitmapFactory.java ->BitmapFactory.cpp -> GraphicsJNI::createBitmap() [graphics.cpp]

 

GraphicsJNI::createBitmap()[graphics.cpp]的實現：

jobjectGraphicsJNI::createBitmap(JNIEnv* env, SkBitmap* bitmap, bool isMutable,                                  jbyteArray ninepatch, intdensity){    SkASSERT(bitmap != NULL);    SkASSERT(NULL != bitmap->pixelRef());    jobject obj =env->AllocObject(gBitmap_class);    if (obj) {        env->CallVoidMethod(obj,gBitmap_constructorMethodID,                            (jint)bitmap,isMutable, ninepatch, density);        if (hasException(env)) {            obj = NULL;        }    }    return obj;}

而gBitmap_class的得到是通過：

jclass c =env->FindClass("android/graphics/Bitmap");gBitmap_class =(jclass)env->NewGlobalRef(c);

gBitmap_constructorMethodID是Bitmap的構造方法（方法名用”<init>”）的jmethodID:

gBitmap_constructorMethodID= env->GetMethodID(gBitmap_class, "<init>",                                           "(IZ[BI)V");

總結一下，c中如何訪問Java對象的屬性：

1)        通過JNIEnv::FindClass()找到對應的jclass；

2)        通過JNIEnv::GetMethodID()找到類的構造方法的jfieldID；

3)        通過JNIEnv::AllocObject建立該類的對象；

4)        通過JNIEnv::CallVoidMethod()調用Java對象的構造方法。

 

3.    c域產生的對象的儲存與使用

c域中某次被調用產生的對象，在其他函數調用時是不可見的，雖然可以設定全域變數但那不是好的解決方式，Android中通常是在Java域中定義一個int型的變數，在c域產生對象的地方，與這個Java域的變數關聯，在別的使用到的地方，在從這個變數中取值。

 

以JNICameraContext為例來說明：

JNICameraContext是android_hardware_camera.cpp中定義的類型，並會在cpp中產生對象，與Java中android.hardware.Camera的mNativeContext關聯。

 

在註冊native函數之前，c中就已經把Java域中的屬性的jfieldID得到了。通過下列方法：

jclass clazz = env->FindClass("android/hardware/Camera ");jfieldID field = env->GetFieldID(clazz, " mNativeContext","I");

如果執行成功，把field儲存到上面圖中的fileds變數的context:jfieldID中。

 

產生cpp對象時，通過JNIEnv::SetIntField()設定為Java對象的屬性

static void android_hardware_Camera_native_setup(JNIEnv *env, jobjectthiz,    jobject weak_this, jintcameraId){    // …    // We use a weak reference sothe Camera object can be garbage collected.    // The reference is only used asa proxy for callbacks.    sp<JNICameraContext>context = new JNICameraContext(env, weak_this, clazz, camera);    // …    env->SetIntField(thiz,fields.context, (int)context.get());}

而要使用時，又通過JNIEnv::GetIntField()擷取Java對象的屬性，並轉化為JNICameraContext類型：

    JNICameraContext* context =reinterpret_cast<JNICameraContext*>(env->GetIntField(thiz, fields.context));    if (context != NULL) {        // …    }

總結一下，c++中產生的對象如何儲存和使用：

1)   通過JNIEnv::FindClass()找到對應的jclass；

2)   通過JNIEnv::GetFieldID()找到類中屬性的jfieldID；

3)   某個調用過程中，產生cpp對象時，通過JNIEnv::SetIntField()設定為Java對象的屬性；

4)   另外的調用過程中，通過JNIEnv::GetIntField()擷取Java對象的屬性，再轉化為真實的物件類型。

 

4.    總結

本文重點介紹了Android JNI中Java域與c++域之間如何相互操作。Java中調用c++的函數是常見的使用方式，在很多通常的文章中都有介紹，本文並未再詳細講解，而是針對c++域如何訪問Java域的情形，結合Camera和Bitmap的執行個體，進行了詳細的闡述。

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