Android下如何通過JNI方法向上提供接口總結
參考文獻:
http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6575988
http://www.androidmi.com/Androidkaifa/rumen/201005/633.html
1 什么是JNI
JNI是Java Native Interface的縮寫,即Java本地接口.從Java1.1開始，JNI標準成為Java平臺的一部分，它允許java代碼和用其它語言編寫的代碼進行交互.JNI是本地編程接口，它使得在Java虛擬機(VM)內部運行的Java代碼能夠與用其他編程語言(如C,C++和匯編語言)的應用程序和庫進行交互操作.
在Android中提供的JNI的方式，讓Java程序可以調用C語言程序。Android中很多Java類都具有native接口，這些native接口就是同本地實現，然后注冊到系統中的.
JNI在Android層次結構中的作用如下圖所示:
在Android中，主要的JNI代碼在以下的路徑中:
Android源碼根目錄/frameworks/base/core/jni/
這個路徑中的內容將被編譯成庫libandroid_runtime.so,這就是一個普通的動態庫，被放置在目標系統的/system/lib目錄中.
除此之外，Android還包含其他的JNI庫，例如,媒體部分的JNI目錄frameworks/base/media/jni/中，被編譯成庫libmedia_jni.so.
JNI中的各個文件實際上就是C++的普通文件，其命名一般和支持的Java類有對應關系。這種關系是習慣上的寫法，而不是強制的。
在Android中實現的JNI庫，需要連接動態庫libnativehelper.so.
2 注冊JNI方法
在Android源碼根目錄/frameworks/base/services/jni/目錄下有一個onload.cpp文件，其內容如下:
/*
* Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
* you may not use this file except in compliance with the License.
* You may obtain a copy of the License at
*
* http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
* See the License for the specific language governing permissions and
* limitations under the License.
*/
#include "JNIHelp.h"
#include "jni.h"
#include "utils/Log.h"
#include "utils/misc.h"
namespace android {
int register_android_server_AlarmManagerService(JNIEnv* env);
int register_android_server_BatteryService(JNIEnv* env);
int register_android_server_InputApplicationHandle(JNIEnv* env);
int register_android_server_InputWindowHandle(JNIEnv* env);
int register_android_server_InputManager(JNIEnv* env);
int register_android_server_LightsService(JNIEnv* env);
int register_android_server_PowerManagerService(JNIEnv* env);
int register_android_server_UsbDeviceManager(JNIEnv* env);
int register_android_server_UsbHostManager(JNIEnv* env);
int register_android_server_VibratorService(JNIEnv* env);
int register_android_server_SystemServer(JNIEnv* env);
int register_android_server_location_GpsLocationProvider(JNIEnv* env);
int register_android_server_connectivity_V*N(JNIEnv* env);
int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env);
};
using namespace android;
extern "C" 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("GetEnv failed!");
return result;
}
LOG_ASSERT(env, "Could not retrieve the env!");
register_android_server_PowerManagerService(env);
register_android_server_InputApplicationHandle(env);
register_android_server_InputWindowHandle(env);
register_android_server_InputManager(env);
register_android_server_LightsService(env);
register_android_server_AlarmManagerService(env);
register_android_server_BatteryService(env);
register_android_server_UsbDeviceManager(env);
register_android_server_UsbHostManager(env);
register_android_server_VibratorService(env);
register_android_server_SystemServer(env);
register_android_server_location_GpsLocationProvider(env);
register_android_server_connectivity_V*N(env);
register_android_server_HelloService(env);
return JNI_VERSION_1_4;
}
onload.cpp文件上部分為注冊函數的聲明，下部分為調用各種注冊函數，而
這些注冊函數就是JNI方法的注冊函數! 正有通過這些注冊函數，上層才有可能調用注冊的JNI方法.
這些注冊函數是由同目錄下的其他.cpp文件中實現,如上面的 register_android_server_HelloService(env)這個函數是在 com_android_service_HelloService.cpp文件中實現的.那么編譯器又是如何知道這點的呢? 答案當然是Android.mk這個文件，打開這個文件，其內容如下:
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_SRC_FILES:= \
com_android_server_AlarmManagerService.cpp \
com_android_server_BatteryService.cpp \
com_android_server_InputApplicationHandle.cpp \
com_android_server_InputManager.cpp \
com_android_server_InputWindowHandle.cpp \
com_android_server_LightsService.cpp \
com_android_server_PowerManagerService.cpp \
com_android_server_SystemServer.cpp \
com_android_server_UsbDeviceManager.cpp \
com_android_server_UsbHostManager.cpp \
com_android_server_VibratorService.cpp \
com_android_server_location_GpsLocationProvider.cpp \
com_android_server_connectivity_V*N.cpp \
com_android_server_HelloService.cpp \
onload.cpp
LOCAL_C_INCLUDES += \
$(JNI_H_INCLUDE) \
frameworks/base/services \
frameworks/base/core/jni \
external/skia/include/core
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
libandroid_runtime \
libcutils \
libhardware \
libhardware_legacy \
libnativehelper \
libsystem_server \
libutils \
libui \
libinput \
libskia \
libgui \
libusbhost
ifeq ($(WITH_MALLOC_LEAK_CHECK),true)
LOCAL_CFLAGS += -DMALLOC_LEAK_CHECK
endif
LOCAL_MODULE:= libandroid_servers
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
在LOCAL_SRC_FILE中給出了所有實現文件(cpp文件)的路徑，因此編譯就能找到各個注冊函數對應的實現文件了.
接下來讓我們來看看其中一個注冊函數的具體實現過程是如何的，比如:register_android_server_HelloService(env),打開 com_android_service_HelloService.cpp文件,其下有注冊函數的實現代碼，如下:
int register_android_server_HelloService(JNIEnv *env) {
return jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/HelloService", method_table, NELEM(method_table));
}
其中jniRegisterNativeMethods為注冊JNI方法函數，此函數在JNI方法使用中非常重要，此函數的第二個參數為對應著java類即HelloService.java的文件名，第三個參數為注冊的方法表:
/*JNI方法表*/
static const JNINativeMethod method_table[] = {
{"init_native", "()Z", (void*)hello_init},
{"setVal_native", "(I)V", (void*)hello_setVal},
{"getVal_native", "()I", (void*)hello_getVal},
};
接下來就是方法表內各個接口的實現代碼了.
如hello_setVal函數的實現:
/*通過硬件抽象層定義的硬件訪問接口設置硬件寄存器val的值*/
static void hello_setVal(JNIEnv* env, jobject clazz, jint value) {
int val = value;
LOGI("Hello JNI: set value %d to device.", val);
if(!hello_device) {
LOGI("Hello JNI: device is not open.");
return;
}
hello_device->set_val(hello_device, val);
}
方法列表中的hello_init的實現代碼中展現了如何調用下層HAL提供的接口, 還記得上一章:
Android中HAL如何向上層提供接口總結 一文中描述HAL是如何向上層提供接口的嗎?這個hello_init函數的實現就是典型的調用HAL提供的初始化接口的例子,下面見hello_init這個函數的實現代碼:
/*通過硬件抽象層定義的硬件模塊打開接口打開硬件設備*/
static inline int hello_device_open(const hw_module_t* module, struct hello_device_t** device) {
return module->methods->open(module, HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (struct hw_device_t**)device);
}
/*通過硬件模塊ID來加載指定的硬件抽象層模塊并打開硬件*/
static jboolean hello_init(JNIEnv* env, jclass clazz) {
hello_module_t* module;
LOGI("Hello JNI: initializing......");
if(hw_get_module(HELLO_HARDWARE_MODULE_ID, (const struct hw_module_t**)&module) == 0) {
LOGI("Hello JNI: hello Stub found.");
if(hello_device_open(&(module->common), &hello_device) == 0) {
LOGI("Hello JNI: hello device is open.");
return 0;
}
LOGE("Hello JNI: failed to open hello device.");
return -1;
}
LOGE("Hello JNI: failed to get hello stub module.");
return -1;
}
上述的module->methods->open這個open函數就是HAL提供的接口，其函數原型在hardware.h頭文件中有定義，只能返回struct hw_device_t類型的指針,而在JNI方法中，我們關心的是struct hello_device_t，只有通過struct hello_device_t，我們才能獲取其所有的成員函數（接HAL提供的接口函數），由于struct hello_device_t的第一個成員就是struct hw_device_t類型的數據，因此在這里可以將獲取的struct hw_device_t強制轉化為struct hello_device_t來用。還沒有明白過來的，建議回過頭去看上一篇文章:
Android中HAL如何向上層提供接口總結 .
3 方法列表說明
關于static const JNINativeMethod method_table[]方法列表的原型如下:
typedef struct {
const char* name;
const char* signature;
void* fnPtr;
} JNINativeMethod;
Andoird 中使用了一種不同傳統Java JNI的方式來定義其native的函數。其中很重要的區別是Andorid使用了一種Java 和 C 函數的映射表數組，并在其中描述了函數的參數和返回值。這個數組的類型就是JNINativeMethod，見上述定義.
第一個變量name是Java中函數的名字。第二個變量signature，用字符串是描述了函數的參數和返回值.第三個變量fnPtr是函數指針，指向C函數。
其中比較難以理解的是第二個參數，例如:"()V"
"(II)V"
"(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V"
實際上這些字符是與函數的參數類型一一對應的。"()" 中的字符表示參數，后面的則代表返回值。例如"()V" 就表示void Func();
"(II)V" 表示 void Func(int, int);
具體的每一個字符的對應關系如下
字符 Java類型 C類型
V void void
Z jboolean boolean
I jint int
J jlong long
D jdouble double
F jfloat float
B jbyte byte
C jchar char
S jshort short
數組則以"["開始，用兩個字符表示
[I jintArray int[]
[F jfloatArray float[]
[B jbyteArray byte[]
[C jcharArray char[]
[S jshortArray short[]
[D jdoubleArray double[]
[J jlongArray long[]
[Z jbooleanArray boolean[]
上面的都是基本類型。如果Java函數的參數是class，則以"L"開頭，以";"結尾.中間是用"/" 隔開的包及類名。而其對應的C函數名的參數則為jobject. 一個例外是String類，其對應的類為jstring
Ljava/lang/String; String jstring
Ljava/net/Socket; Socket jobject
如果JAVA函數位于一個嵌入類，則用$作為類名間的分隔符。
例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"