Android 初识JNI（一）

Java Native Inte易做图ce （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.

　　1.从如何载入.so档案谈起

　　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.VM在Android平台里，扮演很重要的角色.
　　此外，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.
　　应用层的Java类是在虚拟机（VM： Vitual Machine）上执行的，而C件不是在VM上执行，那么Java程式又如何要求VM去载入（Load）所指定的C组件呢？可使用下述指令：
　　System.loadLibrary（*.so的档案名）；

　　例如，Android框架里所提供的MediaPlayer.java类，含指令：

java代码：
publicclass MediaPlayer{
static {
System.loadLibrary("media_jni");
}
}

这要求VM去载入Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案.载入*.so之后，Java类与*.so档案就汇合起来，一起执行了.

　　2.如何撰写*.so的入口函数

　　---- JNI_OnLoad（）与JNI_OnUnload（）函数的用途
　　当Android的VM（Virtual Machine）执行到System.loadLibrary（）函数时，首先会去执行C组件里的JNI_OnLoad（）函数.它的用途有二：
　　（1）告诉VM此C组件使用那一个JNI版本.如果你的*.so档没有提供JNI_OnLoad（）函数，VM会默认该*.so档是使用最老的JNI 1.1版本.由于新版的JNI做了许多扩充，如果需要使用JNI的新版功能，例如JNI 1.4的java.nio.ByteBuffer，就必须藉由JNI_OnLoad（）函数来告知VM.
　　（2）由于VM执行到System.loadLibrary（）函数时，就会立即先呼叫JNI_OnLoad（），所以C组件的开发者可以藉由JNI_OnLoad（）来进行C组件内的初期值之设定（Initialization） .
　　例如，在Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里，就提供了JNI_OnLoad（）函数，其程式码片段为：

java代码：
//#define LOG_NDEBUG 0
#define LOG_TAG "MediaPlayer-JNI"
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){

JNIEnv* env = NULL;
jint result =-1;

if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {

LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");
goto bail;
}

assert(env != NULL);
if (register_android_media_MediaPlayer(env) <0) {
LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");
goto bail;
}

if (register_android_media_MediaRecorder(env) <0) {
LOGE("ERROR: MediaRecorder native registration failed\n");
goto bail;
}

if (register_android_media_MediaScanner(env) <0) {
LOGE("ERROR: MediaScanner native registration failed\n");
goto bail;
}

if (register_android_media_MediaMetadataRetriever(env) <0) {
LOGE("ERROR: MediaMetadataRetriever native registration failed\n");
goto bail;
}

/* success -- return valid version number */
result = JNI_VERSION_1_4;
bail:
return result;
}

此函数回传JNI_VERSION_1_4值给VM，于是VM知道了其所使用的JNI版本了.此外，它也做了一些初期的动作（可呼叫任何本地函数），例如指令：

java代码：
if (register_android_media_MediaPlayer(env) <0) {
LOGE("ERROR: MediaPlayer native registration failed\n");
goto bail;
}
复制代码
就将此组件提供的各个本地函数（Native Function）登记到VM里，以便能加快后续呼叫本地函数的效率。
　　JNI_OnUnload（）函数与JNI_OnLoad（）相对应的。在载入C组件时会立即呼叫JNI_OnLoad（）来进行组件内的初期动作；而当VM释放该C组件时，则会呼叫JNI_OnUnload（）函数来进行善后清除动作。当VM呼叫JNI_OnLoad（）或JNI_Unload（）函数时，都会将VM的指针（Pointer）传递给它们，其参数如下：

java代码：
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) { }

jint JNI_OnUnload(JavaVM* vm, void* reserved){ }

在JNI_OnLoad()函数里，就透过VM之指标而取得JNIEnv之指标值，并存入env指标变数里，如下述指令：

java代码：
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){
JNIEnv* env = NULL;
jint result =-1;
if (vm->GetEnv((void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
LOGE("ERROR: GetEnv failed\n");
goto bail;
}
}

由于VM通常是多执行绪（Multi-threading）的执行环境。每一个执行绪在呼叫JNI_OnLoad（）时，所传递进来的JNIEnv指标值都是不同的。为了配合这种多执行绪的环境，C组件开发者在撰写本地函数时，可藉由JNIEnv指标值之不同而避免执行绪的资料冲突问题，才能确保所写的本地函数能安全地在Android的多执行绪VM里安全地执行。基于这个理由，当在呼叫C组件的函数时，都会将JNIEnv指标值传递给它，如下：

java代码：
jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){

JNIEnv* env = NULL;
if (register_android_media_MediaPlayer(env) <0) {
}
}
复制代码
这JNI_OnLoad（）呼叫register_android_media_MediaPlayer（env）函数时，就将env指标值传递过去。如此，在register_android_media_MediaPlayer（）函数就能藉由该指标值而区别不同的执行绪，以便化解资料冲突的问题。

　　例如，在register_android_media_MediaPlayer（）函数里，可撰写下述指令：

if （（*env）->MonitorEnter（env， obj）！= JNI_OK） {
　　}
　　查看是否已经有其他执行绪进入此物件，如果没有，此执行绪就进入该物件里执行了。还有，也可撰写下述指令：
　　if （（*env）->MonitorExit（env， obj）！= JNI_OK） {
　　}

查看是否此执行绪正在此物件内执行，如果是，此执行绪就会立即离开.

　　3.registerNativeMethods（）函数的用途

　　应用层级的Java类别透过VM而呼叫到本地函数.一般是仰赖VM去寻找*.so里的本地函数.如果需要连续呼叫很多次，每次都需要寻找一遍，会多花许多时间.此时，组件开发者可以自行将本地函数向VM进行登记.例如，在Android的/system/lib/libmedia_jni.so档案里的代码段如下：

java代码：
//#define LOG_NDEBUG 0

#define LOG_TAG "MediaPlayer-JNI"

static JNINativeMethod gMethods[] = {

{"setDataSource", "(Ljava/lang/String;)V",

(void*)android_media_MediaPlayer_setDataSource},

{"setDataSource", "(Ljava/io/FileDescriptor;JJ)V",

(void*)android_media_MediaPlayer_setDataSourceFD},

{"prepare", "()V", (void*)android_media_MediaPlayer_prepare},

{"prepareAsync", "()V", (void*)android_media_MediaPlayer_prepareAsync},

{"_start", "()V", (void*)android_media_MediaPlayer_start},

{"_stop", "()V", (void*)android_media_MediaPlayer_stop},

{"getVideoWidth", "()I", (void*)android_media_MediaPlayer_getVideoWidth},

{"getVideoHeight", "()I", (void*)android_media_MediaPlayer_getVideoHeight},

{"seekTo", "(I)V", (void*)android_media_MediaPlayer_seekTo},

{"_pause", "()V", (void*)android_media_MediaPlayer_pause},

{"isPlaying", "()Z", (void*)android_media_MediaPlayer_isPlaying},

{"getCurrentPosition", "()I", (void*)android_media_MediaPlayer_getCurrentPosition},

{"getDuration", "()I", (void*)android_media_MediaPlayer_getDuration},

{"_release", "()V", (void*)android_media_MediaPlayer_release},

{"_reset", "()V", (void*)android_media_MediaPlayer_reset},

{"setAudioStreamType","(I)V", (void*)android_media_MediaPlayer_setAudioStreamType},

{"setLooping", "(Z)V", (void*)android_media_MediaPlayer_setLooping},

{"setVolume", "(FF)V", (void*)android_media_MediaPlayer_setVolume},

{"getFrameAt", "(I)Landroid/graphics/Bitmap;",

(void*)android_media_MediaPlayer_getFrameAt},

{"native_setup",

补充：移动开发 , Android ,