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关于NDK和jni你究竟了解多少?

2017-03-09 androidstarjack 终端研发部

首先我们要知道Java是如何调用c/c++的

什么是JNI

java native interface(java本地接口) ABI: application binary interface (应用程序二进制接口)

简介

JNI是Java语言提供的Java和C/C相互沟通的机制,Java可以通过JNI调用本地的C/C代码,本地的C/C的代码也可以调用java代码。JNI 是本地编程接口,Java和C/C互相通过的接口。Java通过C/C使用本地的代码的一个关键性原因在于C/C代码的高效性。

NDK是一系列工具的集合。它提供了一系列的工具,帮助开发者快速开发C(或C++)的动态库,并能自动将so和java应用一起打包成apk。这些工具对开发者的帮助是巨大的。它集成了交叉编译器,并提供了相应的mk文件隔离CPU、平台、ABI等差异,开发人员只需要简单修改mk文件(指出“哪些文件需要编译”、“编译特性要求”等),就可以创建出so。它可以自动地将so和Java应用一起打包,极大地减轻了开发人员的打包工作。

#为什么要使用JNI

  • 复用很多优秀的c/c++代码

    • ffmpeg 多媒体播放器

    • opencv 图形识别引擎

    • 7-zip 压缩

    • opencore 视频播放

  • 效率问题

    • java代码跨平台,不直接操作硬件,虚拟机解释执行。垃圾回收机制。

    • art 在安装apk应用程序的时候,把apk里面的dex翻译成机器码(apk的体积会变大)

    • c代码直接操作硬件,程序员可以手工的释放内存

  • 应用场景问题

    • c代码可以直接操作硬件。

    • java代码只能操作虚拟机(一次编译到处执行)

    • 智能家居操作硬件

    • 车载电脑(obd: onboard debug system)

  • 特殊业务逻辑

    • c代码反编译困难,调试困难。

    • java代码反编译容易,很容易看懂。

#怎么使用JNI

  • 看懂c代码( 有c语言基础)

  • 懂流程 (熟悉jni的规范)

  • 熟练(NDK 工具 native develop kits)

开发工具

dev-cpp.exe

  1. 轻量级开发工具

  2. 编译器gcc c99标准

Java通过JNI机制和C/C++沟通的具体步骤

  • 1、编写包含native本地方法的java类

  • 2、通过javah工具生成C/C++语言的头文件

  • 3、使用C/C++语言实现头文件

  • 4、使用交叉编译工具对C/C++本地代码进行编译

  • 5、最后通过链接生成*.so可执行的C/C++库

实际执行Java代码去和本地的C/C++代码互相沟通

JNI中的JavaVM与JNIEnv对象

在标准的Java平台下,每个Process里可以产生很多JavaVM对象,每个JavaVM对象都有一个与之对应的JavaVM对象,但是在Android平台上,每个Process只能产生一个DalvikVM对象,也就是说在一个Android的进程中是通过有且只有一个虚拟器对象来服务所有Java和C++代码的。

  • 1、JNIEnv *内部包含一个Pointer,Pointer指向Dalvik的JavaVM对象的Fanction Table,JNIEnv *关于程序执行环境的众多函数正是来源于Dalvik虚拟机

  • 2、Android中每当一个Java线程第一次要调用本地C/C++代码时,Dalvik虚拟机实例会为该Java线程产生一个JNIEnv *指针

  • 3、Java每条线程在和C/C互相调用时,JNIEnv*是相互独立的,互不干扰 4、每本地的C/C代码想获得当前线程所要使用的JNIEnv时,可以使用Dalvik VM对象的Java VM* jvm->getEnv()方法,该方法即会返回当前线程所在的JNIEnv*

Java、Dalvik VM、C/C的运行机制与流程 在Android的NDK中,Java、C/C、Dalvik VM关系如下:
  • 1、java的dex字节码和C/C的*.so同时运行DalvikVM之内,共同使用一个进程空间。每次使用jni调用c/c开辟一个线程去处理

  • 2、java和C/C++可以相互调用,调用的关键是DalvikVM

  • 3、一般而言,比较经典的模式是Java通过JNI的C组建和C相互沟通,一般业务处理放在C/C

  • 4、C++代码处于核心控制地位更具价值

当java需要C/C++代码时,在DalvikVM虚拟机中加载动态链接库时,会先调用JNI_Onload()函数,此时就会把javaVM对象的指针存储于C层JNI组建的全局环境中,在JAVA层调用C层的本地库函数时,调用C本地函数线程必然通过Dalvik VM来调用C本地函数,测试Dalvik虚拟机会为本地的C组建实例化一个JNIEnv指针,该指针指向Dalvik虚拟机的具体函数列表,当JNI的C组件调用java层方法和属性时,需要通过JNIEnv指针来进行调用。

当C组件主动调用Java层方法时,需要通过JNI的C组件把JNIEnv指针传递给C组件,此后,c++组件即可通过JNIEnv指针来掌控Java层代码。

NDK和jni的区别

对于JNI和NDK很多Android开发初学者没有搞明白这个问题:

  • JNI是Java调用Native机制,是Java语言自己的特性全称为Java Native Interface

  •  Framework上的p/invoke,可以让C#或Visual Basic.NET可以调用C/C++的API,所以说JNI和Android没有关系

  • 在PC上开发Java的应用,如果运行在Windows平台使用JNI是是经常的,比如说读写Windows的注册表。- 而NDK是Google公司推出的帮助Android开发者通过C/C本地语言编写应用的开发包,包含了C/C的头文件、库文件、说明文档和示例代码

  • 我们可以理解为Windows Platform SDK一样,是纯C/C编写的,但是Android并不支持纯C/C编写的应用

  • 同时NDK提供的库和函数功能很有限,仅仅处理些算法效率敏感的问题

在这里先推荐大家Java好后再学习JNI

androidstarjack的博客地址:

http://blog.csdn.net/androidstarjack/article/details/60885176

总结总会有收获。相信自己。

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