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NDK 开发中 Native 与 Java 交互

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人生远比我们想象得漫长,所以不争一城一池的得失,要把一切机会和挫折都放到尽可能长的周期里来思考。

本篇详细介绍一下 Native 层与 Java 交互方式

前面文章分别介绍的 NDK 编译方式和第三方库的引入方式:

Java 与 JNI 数据类型对应关系

Java 数据类型 JNI 数据类型
boolean jboolean
byte jbyte
char jchar
short jshort
int jint
long jlong
float jfloat
double jdouble
String jstring
Object jobject
byte[] jbyteArray
Object[] jobjectArray

Native 中的签名

NDK 开发中会用到 Java 对象的属性签名和方法签名,用于区分不同的属性和方法。

属性签名

属性的签名就是属性类型的简称。
属性类型与其签名的对应关系如下:

属性类型 类型签名
boolean Z
byte B
char C
short S
int I
long L
float F
double D
void V
String Ljava/lang/String;
Object 以 L 开头,后加完整的包名,并以分号结束
byte[] [B
Object[] 以 [ 开头,后加对象类型签名,例如 String[] 对应 [Ljava/lang/String;

方法签名

方法签名格式:
(参数类型签名)返回值类型签名

那么如何获取方法签名?
执行命令 javah <class 文件的全名>
javah com.haohao.hellojni.NativeTest.class 生成 com_haohao_hellojni_NativeTest.h 文件,文件中便标出了方法的 Signature 。

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/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_haohao_hellojni_NativeTest */
#ifndef _Included_com_haohao_hellojni_NativeTest
#define _Included_com_haohao_hellojni_NativeTest
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: com_haohao_hellojni_NativeTest
* Method: getString
* Signature: ()Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_haohao_hellojni_NativeTest_getString__
(JNIEnv *, jobject);
/*
* Class: com_haohao_hellojni_NativeTest
* Method: getString
* Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_haohao_hellojni_NativeTest_getString__Ljava_lang_String_2
(JNIEnv *, jobject, jstring);
/*
* Class: com_haohao_hellojni_NativeTest
* Method: getInt
* Signature: ()I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_haohao_hellojni_NativeTest_getInt__
(JNIEnv *, jobject);
/*
* Class: com_haohao_hellojni_NativeTest
* Method: getInt
* Signature: (I)I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_haohao_hellojni_NativeTest_getInt__I
(JNIEnv *, jobject, jint);
/*
* Class: com_haohao_hellojni_NativeTest
* Method: input
* Signature: (Ljava/lang/String;I)V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_haohao_hellojni_NativeTest_input__Ljava_lang_String_2I
(JNIEnv *, jobject, jstring, jint);
/*
* Class: com_haohao_hellojni_NativeTest
* Method: input
* Signature: ([Ljava/lang/String;I)V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_haohao_hellojni_NativeTest_input___3Ljava_lang_String_2I
(JNIEnv *, jobject, jobjectArray, jint);
/*
* Class: com_haohao_hellojni_NativeTest
* Method: getBytes
* Signature: ([Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)[B
*/
JNIEXPORT jbyteArray JNICALL Java_com_haohao_hellojni_NativeTest_getBytes
(JNIEnv *, jobject, jobjectArray, jstring);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

Native 与 Java 交互

设置一个简单的类 NativeUtils.java 用于测试,Native 与 Java 交互的实现类似于 Java 的反射机制。

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package com.haohao.hellojni;
import android.util.Log;
/**
* author: haohao
* time: 2018/1/1
* mail: haohaochang86@gmail.com
* desc: description
*/
public class NativeUtils {
static {
System.loadLibrary("native-utils");
}
private static final String TAG = "NativeUtils";
public static int staticProp = -1;
public int prop = -1;
public String getStringFromJava(String str){
Log.i(TAG, "getStringFromJava: "+ str);
return "Hello C , I am from Java.";
}
public static String getStringFromJavaStatic(String str){
Log.i(TAG, "getStringFromJavaStatic: " + str);
return "Hello C , I am from Java static.";
}
public native void accessJavaClassProp();
public native void callJavaClassMethod();
public static native void accessStaticJavaProp();
public static native void callStaticJavaMethod();
}

访问 Java 对象的非静态属性

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JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_haohao_hellojni_NativeUtils_accessJavaClassProp(JNIEnv *env, jobject instance) {
//访问 Java 对象的非静态属性
//通过 JNIEnv 和对象 instance 实例拿到 class 。
jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, instance);
//获取属性的 field id
jfieldID fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "prop", "I");
//通过 field id 获取属性的值
jint prop = (*env)->GetIntField(env, instance, fid);
//在 Native 层修改属性
prop += 101;
(*env)->SetIntField(env, instance, fid, prop);
}

调用 Java 对象的非静态方法

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JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_haohao_hellojni_NativeUtils_callJavaClassMethod(JNIEnv *env, jobject instance) {
//调用 Java 对象的非静态方法
jclass myClass = (*env)->GetObjectClass(env, instance);
//获取发方法的 method id
jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, myClass, "getStringFromJava", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;");
//调用 Java 对象的方法
jstring jstr = (*env)->CallObjectMethod(env, instance, mid, (*env)->NewStringUTF(env, "Hello Java, I am From C."));
//jstring 转换为 c 的字符串
const char* cstr = (*env)->GetStringUTFChars(env, jstr, NULL);
LOGD("%s", cstr);
//注意区别对待 Java 字符串和 C 的字符串,除了基本数据类型之外,其他都需要进行类型转换
//释放资源
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstr, cstr);
}

访问 Java 对象的静态属性

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JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_haohao_hellojni_NativeUtils_accessStaticJavaProp(JNIEnv *env, jclass type) {
//访问 Java 对象的静态属性,
jfieldID fid = (*env)->GetStaticFieldID(env, type, "staticProp", "I");
jint staticProp = (*env)->GetStaticIntField(env, type, fid);
staticProp += 101;
(*env)->SetStaticIntField(env, type, fid, staticProp);
}

调用 Java 对象的静态方法

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JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_haohao_hellojni_NativeUtils_callStaticJavaMethod(JNIEnv *env, jclass type) {
//调用 Java 对象的静态方法
jmethodID mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, type, "getStringFromJavaStatic", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;");
jstring jstr = (*env)->CallStaticObjectMethod(env, type, mid, (*env)->NewStringUTF(env, "Hello Java, I am From C."));
const char* cstr = (*env)->GetStringUTFChars(env, jstr, NULL);
LOGD("%s", cstr);
//释放资源
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstr, cstr);
}

测试

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nativeUtils = new NativeUtils();
Log.i(TAG, "old prop : " + nativeUtils.prop);
nativeUtils.accessJavaClassProp();
Log.i(TAG, "new prop : " + nativeUtils.prop);
Log.i(TAG, "old static prop : " + NativeUtils.staticProp);
NativeUtils.accessStaticJavaProp();
Log.i(TAG, "new static prop : " + NativeUtils.staticProp);
nativeUtils.callJavaClassMethod();
NativeUtils.callStaticJavaMethod();

native-utils.c 完整代码

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// Created by haohao on 2018/1/1.
//
#include <jni.h>
#include <android/log.h>
#define TAG "native-utils"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,TAG ,__VA_ARGS__) // 定义LOGD类型
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_haohao_hellojni_NativeUtils_accessJavaClassProp(JNIEnv *env, jobject instance) {
//访问 Java 对象的非静态属性
//通过 JNIEnv 和对象 instance 实例拿到 class 。
jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, instance);
//获取属性的 field id
jfieldID fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "prop", "I");
//通过 field id 获取属性的值
jint prop = (*env)->GetIntField(env, instance, fid);
//在 Native 层修改属性
prop += 101;
(*env)->SetIntField(env, instance, fid, prop);
}
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_haohao_hellojni_NativeUtils_callJavaClassMethod(JNIEnv *env, jobject instance) {
//调用 Java 对象的非静态方法
jclass myClass = (*env)->GetObjectClass(env, instance);
//获取发方法的 method id
jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, myClass, "getStringFromJava", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;");
//调用 Java 对象的方法
jstring jstr = (*env)->CallObjectMethod(env, instance, mid, (*env)->NewStringUTF(env, "Hello Java, I am From C."));
//jstring 转换为 c 的字符串
const char* cstr = (*env)->GetStringUTFChars(env, jstr, NULL);
LOGD("%s", cstr);
//注意区别对待 Java 字符串和 C 的字符串,除了基本数据类型之外,其他都需要进行类型转换
//释放资源
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstr, cstr);
}
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_haohao_hellojni_NativeUtils_accessStaticJavaProp(JNIEnv *env, jclass type) {
//访问 Java 对象的静态属性,
jfieldID fid = (*env)->GetStaticFieldID(env, type, "staticProp", "I");
jint staticProp = (*env)->GetStaticIntField(env, type, fid);
staticProp += 101;
(*env)->SetStaticIntField(env, type, fid, staticProp);
}
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_haohao_hellojni_NativeUtils_callStaticJavaMethod(JNIEnv *env, jclass type) {
//调用 Java 对象的静态方法
jmethodID mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, type, "getStringFromJavaStatic", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;");
jstring jstr = (*env)->CallStaticObjectMethod(env, type, mid, (*env)->NewStringUTF(env, "Hello Java, I am From C."));
const char* cstr = (*env)->GetStringUTFChars(env, jstr, NULL);
LOGD("%s", cstr);
//释放资源
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstr, cstr);
}

结果

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I/MainActivity: old prop : -1
I/MainActivity: new prop : 100
I/MainActivity: old static prop : -1
I/MainActivity: new static prop : 100
I/NativeUtils: getStringFromJava: Hello Java, I am From C.
I/native-utils: Hello C , I am from Java.
I/NativeUtils: getStringFromJavaStatic: Hello Java, I am From C.
I/native-utils: Hello C , I am from Java static.


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