Android 中Java 和C/C++的相互调用方法

  在一些Android应用的开发中，需要通过JNI和 Android NDK工具实现JAVA和C/C++之间的相互调用。

       Java Native Interface (JNI)标准是java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI是本地编程接口，它使得在 Java 虚拟机 (VM)内部运行的 Java代码能够与用其它编程语言(如C、C++和汇编语言)编写的应用程序和库进行交互操作。

       由于Android的应用层的类都是以Java写的，这些Java类编译为Dex型式的Bytecode之后，必须靠Dalvik虚拟机(VM: Virtual Machine)来执行。在执行Java类的过程中，如果Java类需要与C组件沟通时，VM就会去载入C组件，然后让Java的函数顺利地调用到C组件的函数。此时，VM扮演着桥梁的角色，让Java与C组件能通过标准的JNI介面而相互沟通。

       在实际应用中这两者之间的调用关系可以归纳为以下四种方式:

             1.       在应用的JAVA代码中调用NDK中C/C++实现的函数。

             2.       在NDK开发中的C/C++代码调用应用中JAVA类的静态函数。

             3.       在NDK开发中的C/C++代码调用应用中JAVA类当前传入NDK中的实例的函数。

            4.       在NDK开发中的C/C++代码调用应用中JAVA类新建实例的函数。

 

下面我们就怎样在Eclipse中实现JNI编码和四种调用方式加以阐述。

 

一、在Eclipse中建立一个包含JNI开发的工程。

在这里我们不直接导入NDK中的hello-jni来说明JNI的使用方法。而是新建立一个工程，来说明怎样建立一个包含JNI的工程。

第一步：建立一个Andriod工程JniDemo,在该工程的根目录下建立一个叫jni的目录，在jni目录下建立一个叫Android.mk的文件，(当然你也可以从其他地方，比如ndk样例代码hello-jni中将里面的Android.mk复制过来修改)。 Android.mk里面的内容如下所示

LOCAL_PATH :=$(call my-dir)

include$(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE   := demo-jni

LOCAL_SRC_FILES := demo-jni.c

include$(BUILD_SHARED_LIBRARY)

关于这几句话的含义，在这里不再赘述。网上搜下，就可以很明白。

然后在jni目录下生成demo-jni.c文件。实现的接口的内容。

现在选中工程中的jni目录，点击鼠标右键，选Refresh，jni目录中的文件就显示在工程的jni目录下了。

第二步：设置jni的编译环境。选中工程中的根目录JniDemo，点击鼠标右键，选Properties。弹出对话框，选中列表中的Builders。如图一所示：

图一：JniDemo特性设置对话框

点击对话框右端的new按钮，弹出“Choose configuration type”对话框，如图二，选择Program,点击对话框下面的OK按钮。

图二：选择配置类型

现在我们打开了”Edit Configuration”对话框，在Name对应的文本框中输入名字JniBuilder(当然也可是你喜欢的其他名字).在Main选项下，在Location中输入cygwin系统中bash.exe的绝对路径。我这里是c:cygwininash.exe（c:cygwin为我的系统中cygwin的安装目录，这里要根据你的电脑中cygwin的安装目录来确定），在Working Directory中输入c:cygwinin.在Arguments中输入--login -c "cd /cygdrive/d/study/JniDemo && /cygdrive/d/android-ndk-r6b/ndk-build"。这里/cygdrive/d/study/JniDemo为工程根目录， /cygdrive/d/android-ndk-r6b为NDK的安装目录。这两个目录参数根据你的工程目录和ndk的安装目录而定。注意的是驱动器要采用cygwin的方式。(比如：Windows系统下的D：对应/cygdrive/d，其余类推)。设置结果如图三所示，然后点击 OK按钮即可。

图三：编辑JNI配置参数

 

二、演示四种调用方式

演示界面如图四所示，四个按钮分别测试四种调用方式。

图四：演示界面图

分别点击按钮Test1, Test2, Tes3, Test四的测试结果如图五、六、七、八所示。

图五：点击Test1的测试结果

图六：点击Test2的测试结果

图七：点击Test3的测试结果

 

图八：点击Test4的测试结果

 

Test1演示在应用中调用NDK中C/C++实现的函数。JAVA代码和C代码分别为：

JAVA 代码：

[java] view plaincopy
  1. Button btn01 = (Button)findViewById(R.id.Button01);  
  2. btn01.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
  3. {  
  4.     publicvoid onClick(View v)  
  5.     {        
  6.         TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);  
  7.         tv.setText(stringFromJNI());              
  8.   
  9.         showMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test1", stringFromJNI());  
  10.     }  
  11. });  

C代码：

[cpp] view plaincopy
  1. Jstring Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_stringFromJNI( JNIEnv* env,jobject thiz )  
  2.   
  3. {  
  4.     return (*env)->NewStringUTF(env,"JniDemo, Hello from JNI!");  
  5. }  


l         Test2 静态调用。JAVA代码和C代码分别为：

JAVA 代码：

[java] view plaincopy
  1. // 测试C/C++中对JAVA函数的静态回调  
  2. Button btn02 = (Button)findViewById(R.id.Button02);  
  3. btn02.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
  4. {  
  5.     publicvoid onClick(View v)  
  6.     {  
  7.         int ret =jniStaticShowMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test2","test static callback Message");  
  8.         TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);  
  9.         if(ret == 0)  
  10.         {  
  11.            tv.setText("test JNI static callback successed");  
  12.         }  
  13.         else  
  14.         {  
  15.            tv.setText("test JNI static callback fialed");  
  16.         }  
  17.     }  
  18. });  


C代码：

[cpp] view plaincopy
  1. Jint Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniStaticShowMessage(JNIEnv* env,   
[cpp] view plaincopy
  1.                         jobject thiz,jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
  2. {  
  3.     jclass cls = (*env)->FindClass(env, "study/jnidemo/JniDemoActivity");  
  4. //  jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);  
  5.     if(cls != NULL)  
  6.     {  
  7.        jmethodID id = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls,"staticShowMessage",  
  8.             "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");  
  9.        if(id != NULL)  
  10.        {  
  11.       return (*env)->CallStaticIntMethod(env, cls, id, ctx, strTitle, strMessage);  
  12.        }  
  13.     }  
  14.     return 1;  
  15. }  


l         Test3 当前实例调用：JAVA代码和C代码分别为：

JAVA 代码：

[java] view plaincopy
  1. Button btn03 = (Button)findViewById(R.id.Button03);  
  2. btn03.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
  3. {  
  4.     publicvoid onClick(View v)  
  5.     {  
  6.         strTest = " [message has changed now]";  
  7.         int ret = jniShowMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test3","test callback in current instance");  
  8.         TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);              
  9.   
  10.         if(ret == 0)  
  11.         {  
  12.            tv.setText("test JNI callback successed");                        
  13.         }  
  14.         else  
  15.         {  
  16.            tv.setText("test JNI callback fialed");  
  17.         }  
  18.     }  
  19. });  

C代码：

[cpp] view plaincopy
  1. Jint Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniShowMessage(JNIEnv* env, jobject thiz,  
  2.        jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
  3.   
  4. {  
  5.     jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);  
  6.     if(cls != NULL)  
  7.     {  
  8.        jstring str;  
  9.        jmethodID strTest_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "getTestString","()Ljava/lang/String;");  
  10.   
  11.        if(strTest_id != NULL)  
  12.   
  13.        {  
  14.           str = (*env)->CallObjectMethod(env, thiz, strTest_id);  
  15.        }   
  16.   
  17.        jmethodID showMessage_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "showMessage",  
  18.     "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");   
  19.   
  20.        if(showMessage_id != NULL)  
  21.        {  
  22.           return (*env)->CallIntMethod(env, thiz, showMessage_id, ctx,  
  23.                  strTitle, combine_jstring(env, strMessage, str));  
  24.        }  
  25.     }  
  26.     return 1;  
  27. }  


l         Test4新建实例调用：JAVA代码和C代码分别为：

JAVA 代码：

[java] view plaincopy
  1. Button btn04 = (Button)findViewById(R.id.Button04);  
  2. btn04.setOnClickListener(newButton.OnClickListener()  
  3. {  
  4.     publicvoid onClick(View v)  
  5.     {  
  6.         strTest = " [message has changed now]";  
  7.         int ret = jniInstanceShowMessage(JniDemoActivity.this,  
  8. JNI test4","test callback in new instance");  
  9.         TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);              
  10.   
  11.         if(ret == 0)  
  12.         {  
  13.            tv.setText("test JNI new instance successed");        
  14.         }  
  15.        else  
  16.         {  
  17.            tv.setText("test JNI new instance fialed");  
  18.         }  
  19.     }  
  20. });  


C代码：

[cpp] view plaincopy
  1. jint Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniInstanceShowMessage(JNIEnv* env, jobject thiz,  
  2.        jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
  3. {  
  4.     jclass cls = (*env)->FindClass(env, "study/jnidemo/JniDemoActivity");  
  5.     if(cls != NULL)  
  6.     {  
  7.        // get instance  
  8.        jmethodID constuctor_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "<init>", "()V");  
  9.        if(constuctor_id != NULL)  
  10.        {  
  11.           jobject obj = (*env)->NewObject(env, cls, constuctor_id);  
  12.           if(obj != NULL)  
  13.           {  
  14.              jstring str;  
  15.              jmethodID strTest_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "getTestString","()Ljava/lang/String;");  
  16.              if(strTest_id != NULL)  
  17.              {  
  18.                  str = (*env)->CallObjectMethod(env, obj, strTest_id);  
  19.              }  
  20.              jmethodID showMessage_id = (*env)->GetMethodID(env, cls,"showMessage",  
  21.                     "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");  
  22.              if(showMessage_id != NULL)  
  23.              {  
  24.                  return (*env)->CallIntMethod(env, obj, showMessage_id, ctx,strTitle, combine_jstring(env, strMessage, str));  
  25.              }  
  26.           }  
  27.        }  
  28.     }  
  29.     return 1;  
  30. }  


Test1 和Test2都是常规的调用，在这里不做解释了。现在我们看看Test3和Test4的区别，在Test3中，strTest =" [message has changed now]" 在相应的代码中都做了赋值。但是在Test4中并没有改变，还是初始值。这是因为Test创建了一个新实例，和应用的JAVA代码中所赋值的实例并不是同一个。因此才出现了不同的结果。

 

附完整的JAVA和C代码

JAVAD代码： JniDemoActivity.java

[java] view plaincopy
  1. package study.jnidemo;   
  2.   
  3. import android.app.Activity;  
  4. import android.app.AlertDialog;  
  5. import android.os.Bundle;  
  6. import android.widget.Button;  
  7. import android.view.View;  
  8. import android.widget.TextView;  
  9. import android.content.Context;  
  10. import android.content.DialogInterface;   
  11.   
  12. publicclass JniDemoActivityextends Activity {      
  13.   
  14.     public StringstrTest =" [initial message]";             
  15.   
  16.     /** Called when the activity is first created. */  
  17.     @Override  
  18.     publicvoid onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  19.         super.onCreate(savedInstanceState);  
  20.         setContentView(R.layout.main);         
  21.   
  22.         findAndModifyButton();  
  23.     }  
  24.   
  25.     public String getTestString()  
  26.     {  
  27.         returnstrTest;  
  28.     }     
  29.   
  30.     // 测试JAVA的NDK调用  
  31.     publicnative String stringFromJNI();      
  32.   
  33.     // 测试C/C++中对JAVA函数的静态回调  
  34.     publicnativestaticint jniStaticShowMessage(Context ctx, String strTitle, String strMessage);      
  35.   
  36.     // 测试实例中C/C++中对JAVA类的函数的调用  
  37.     publicnativeint jniShowMessage(Context ctx, String strTitle, String strMessage);      
  38.   
  39.     // 测试创建新实例C/C++对JAVA类的函数的调用  
  40.     publicnativeint jniInstanceShowMessage(Context ctx, String strTitle, String strMessage);      
  41.   
  42.     static {  
  43.         System.loadLibrary("demo-jni");  
  44.     }      
  45.   
  46.     staticint staticShowMessage(Context ctx, String strTitle, String strMessage)  
  47.     {     
  48.         AlertDialog.Builder builder = new AlertDialog.Builder(ctx);     
  49.         builder.setTitle(strTitle);  
  50.         builder.setMessage(strMessage);  
  51.         builder.setPositiveButton("确定",  
  52.          new DialogInterface.OnClickListener(){  
  53.   
  54.                public void onClick(DialogInterface dialog,int whichButton){               
  55.   
  56.                }  
  57.         });  
  58.         builder.show();      
  59.         return 0;  
  60.   
  61.     }     
  62.   
  63.     publicint showMessage(Context ctx, String strTitle, String strMessage)  
  64.     {  
  65.         returnstaticShowMessage(ctx, strTitle, strMessage);  
  66.     }         
  67.   
  68.     privatevoid findAndModifyButton()  
  69.     {  
  70.         // 测试JAVA的NDK调用  
  71.         Button btn01 = (Button)findViewById(R.id.Button01);  
  72.         btn01.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
  73.         {  
  74.                 publicvoid onClick(View v)  
  75.              {        
  76.                 TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);  
  77.                 tv.setText(stringFromJNI());              
  78.   
  79.                 showMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test1", stringFromJNI());  
  80.             }  
  81.         });  
  82.   
  83.       
  84.   
  85.         // 测试C/C++中对JAVA函数的静态回调  
  86.         Button btn02 = (Button)findViewById(R.id.Button02);  
  87.         btn02.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
  88.         {  
  89.   
  90.                 publicvoid onClick(View v)  
  91.              {  
  92.                 int ret =jniStaticShowMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test2", "test static callback Message");  
  93.                 TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);  
  94.   
  95.                   if(ret == 0)  
  96.                 {  
  97.                     tv.setText("test JNI static callback successed");                        
  98.                 }  
  99.                 else  
  100.                 {  
  101.   
  102.                     tv.setText("test JNI static callback fialed");  
  103.                 }  
  104.                 }  
  105.   
  106.     });  
  107.    
  108.   
  109.     // 测试实例中C/C++中对JAVA类的函数的调用  
  110.     Button btn03 = (Button)findViewById(R.id.Button03);  
  111.     btn03.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
  112.     {  
  113.         publicvoid onClick(View v)  
  114.         {  
  115.             strTest = " [message has changed now]";  
  116.             int ret = jniShowMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test3", "test callback in current instance");  
  117.             TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);              
  118.   
  119.            if(ret == 0)  
  120.             {  
  121.                tv.setText("test JNI callback successed");                        
  122.             }  
  123.             else  
  124.             {  
  125.                tv.setText("test JNI callback fialed");  
  126.             }  
  127.         }  
  128.     });  
  129.   
  130.       
  131.     // 测试创建新实例C/C++对JAVA类的函数的调用  
  132.     Button btn04 = (Button)findViewById(R.id.Button04);  
  133.     btn04.setOnClickListener(new Button.OnClickListener()  
  134.     {  
  135.         publicvoid onClick(View v)  
  136.         {  
  137.             strTest = " [message has changed now]";  
  138.             int ret = jniInstanceShowMessage(JniDemoActivity.this,"JNI test4", "test callback in new instance");  
  139.             TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv01);              
  140.   
  141.             if(ret == 0)  
  142.             {  
  143.                tv.setText("test JNI new instance successed");                           
  144.             }  
  145.             else  
  146.             {  
  147.                tv.setText("test JNI new instance fialed");  
  148.             }  
  149.         }  
  150.     });  
  151.     }    
  152.   
  153. }  


 

C代码 demo-jni.cpp

[cpp] view plaincopy
  1. #include<string.h>  
  2. #include<jni.h>  
  3.   
  4. // 加载此动态库时系统自动首先加载  
  5. jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void *reserved)  
  6. {  
  7.     JNIEnv *env;  
  8.     if((*vm)->GetEnv(vm, (void**)&env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK)  
  9.     {  
  10.        return -1;  
  11.     }  
  12.     return JNI_VERSION_1_4;  
  13. }   
  14.   
  15. jstring  
  16. Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_stringFromJNI( JNIEnv* env,jobject thiz )  
  17. {  
  18.     return (*env)->NewStringUTF(env,"JniDemo, Hello from JNI!");  
  19. }  
  20.   
  21. jstring  
  22. combine_jstring(JNIEnv* env, jstring str1, jstring str2)  
  23. {  
  24.     jboolean b_ret;  
  25.     constchar *s1 = (*env)->GetStringUTFChars(env, str1, &b_ret);  
  26.     constchar *s2 = (*env)->GetStringUTFChars(env, str2, &b_ret);  
  27.     int n1 = strlen(s1);  
  28.     int n2 = strlen(s2);  
  29.     char *new_str = (char *)malloc(n1+n2+1);  
  30.     memset(new_str, 0, n1+n2+1);  
  31.     strcat(new_str, s1);  
  32.     strcat(new_str, s2);  
  33.     jstring ret_str = (*env)->NewStringUTF(env,(constchar *)new_str);  
  34.     free(new_str);  
  35.   
  36.     return ret_str;  
  37. }  
  38.   
  39. jint  
  40. Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniStaticShowMessage(JNIEnv* env, jobject thiz,  
  41.        jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
  42. {  
  43.     jclass cls = (*env)->FindClass(env, "study/jnidemo/JniDemoActivity");  
  44. //  jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);  
  45.     if(cls != NULL)  
  46.     {  
  47.        jmethodID id = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls,  
  48.              "staticShowMessage",  
  49.              "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");  
  50.        if(id != NULL)  
  51.        {  
  52.           return (*env)->CallStaticIntMethod(env, cls, id, ctx, strTitle, strMessage);  
  53.        }  
  54.     }  
  55.     return 1;  
  56. }  
  57.   
  58. // 在当前已有的JAVA实例中调用  
  59. jint  
  60. Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniShowMessage(JNIEnv* env, jobject thiz,  
  61.        jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
  62. {  
  63.     jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, thiz);  
  64.     if(cls != NULL)  
  65.     {  
  66.        jstring str;  
  67.        jmethodID strTest_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "getTestString",  
  68.              "()Ljava/lang/String;");  
  69.        if(strTest_id != NULL)  
  70.        {  
  71.           str = (*env)->CallObjectMethod(env, thiz, strTest_id);  
  72.        }  
  73.   
  74.         jmethodID showMessage_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "showMessage",  
  75.              "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");  
  76.   
  77.        if(showMessage_id != NULL)  
  78.        {  
  79.           return (*env)->CallIntMethod(env, thiz, showMessage_id, ctx,  
  80.                  strTitle, combine_jstring(env, strMessage, str));  
  81.        }  
  82.     }  
  83.     return 1;  
  84. }  
  85.   
  86. // 在新建JAVA实例中调用  
  87. jint  
  88. Java_study_jnidemo_JniDemoActivity_jniInstanceShowMessage(JNIEnv* env, jobject thiz,  
  89.        jobject ctx, jstring strTitle, jstring strMessage)  
  90. {  
  91.     jclass cls = (*env)->FindClass(env, "study/jnidemo/JniDemoActivity");  
  92.     if(cls != NULL)  
  93.     {  
  94.        // get instance  
  95.        jmethodID constuctor_id = (*env)->GetMethodID(env, cls, "<init>", "()V");  
  96.        if(constuctor_id != NULL)  
  97.        {  
  98.           jobject obj = (*env)->NewObject(env, cls, constuctor_id);  
  99.           if(obj != NULL)  
  100.           {  
  101.              jstring str;  
  102.              jmethodID strTest_id = (*env)->GetMethodID(env, cls,"getTestString",  
  103.                     "()Ljava/lang/String;");   
  104.   
  105.              if(strTest_id != NULL)  
  106.              {  
  107.                  str = (*env)->CallObjectMethod(env, obj, strTest_id);  
  108.              }   
  109.   
  110.              jmethodID showMessage_id = (*env)->GetMethodID(env, cls,"showMessage",  
  111.                     "(Landroid/content/Context;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I");  
  112.              if(showMessage_id != NULL)  
  113.              {  
  114.                  return (*env)->CallIntMethod(env, obj, showMessage_id, ctx,  
  115.                         strTitle, combine_jstring(env, strMessage, str));  
  116.              }  
  117.           }  
  118.        }  
  119.     }  
  120.     return 1;  
  121. }  


 

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