< meta http-equiv="description" content="用过Java的人都知道,Java中的基本类型包括boolean,byte,char,short,int,long,float,double 这样几种,如果你用这几种类型做native方法的参数,当你通过javah -jni生成.h文件的时候,只要看一下生成的.h文件,就会一清二楚,这些类型分别对应的类型是 jboolean,jbyte,jchar,jshort,jint,jlong,jfloat,jdouble 。这几种类型几乎都可以当成对应的C++类型来用,所以没什么好说的。"/>

Android开发中JNI编程的一些技巧

[来源] 千锋3g学院    [编辑] 达内   [时间]2012-06-14

用过Java的人都知道,Java中的基本类型包括boolean,byte,char,short,int,long,float,double 这样几种,如果你用这几种类型做native方法的参数,当你通过javah -jni生成.h文件的时候,只要看一下生成的.h文件,就会一清二楚,这些类型分别对应的类型是 jboolean,jbyte,j...

 Android开发中JNI编程的一些技巧

首先要强调的是,native方法不但可以传递Java的基本类型做参数,还可以传递更复杂的类型,比如String,数组,甚至自定义的类。这一切都可以在jni.h中找到答案。

1. Java基本类型的传递

用过Java的人都知道,Java中的基本类型包括boolean,byte,char,short,int,long,float,double 这样几种,如果你用这几种类型做native方法的参数,当你通过javah -jni生成.h文件的时候,只要看一下生成的.h文件,就会一清二楚,这些类型分别对应的类型是 jboolean,jbyte,jchar,jshort,jint,jlong,jfloat,jdouble 。这几种类型几乎都可以当成对应的C++类型来用,所以没什么好说的。

2. String参数的传递

Java的String和C++的string是不能对等起来的,所以处理起来比较麻烦。先看一个例子,


 

class Prompt {

    // native method that prints a prompt and reads a line

    private native String getLine(String prompt);

    public static void main(String args[]) {

        Prompt p = new Prompt();

        String input = p.getLine("Type a line: ");

        System.out.println("User typed: " + input);

    }

    static {

        System.loadLibrary("Prompt");

    }

}

在这个例子中,我们要实现一个native方法
String getLine(String prompt);
读入一个String参数,返回一个String值。

通过执行javah -jni得到的头文件是这样的


 

#include <jni.h>

#ifndef _Included_Prompt

#define _Included_Prompt

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif


JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject this, jstring prompt);


#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif

jstring是JNI中对应于String的类型,但是和基本类型不同的是,jstring不能直接当作C++的string用。如果你用
cout << prompt << endl;
编译器肯定会扔给你一个错误信息的。

其实要处理jstring有很多种方式,这里只讲一种我认为最简单的方式,看下面这个例子,


 

#include "Prompt.h"

#include <iostream>


JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject obj, jstring prompt)

{

    const char* str;

    str = env->GetStringUTFChars(prompt, false);

    if(str == NULL) {

        return NULL; /* OutOfMemoryError already thrown */

    }

    std::cout << str << std::endl;

    env->ReleaseStringUTFChars(prompt, str);


    char* tmpstr = "return string succeeded";

    jstring rtstr = env->NewStringUTF(tmpstr);

    return rtstr;

}

在上面的例子中,作为参数的prompt不能直接被C++程序使用,先做了如下转换
str = env->GetStringUTFChars(prompt, false);
将jstring类型变成一个char*类型。

返回的时候,要生成一个jstring类型的对象,也必须通过如下命令,
jstring rtstr = env->NewStringUTF(tmpstr);

这里用到的GetStringUTFChars和NewStringUTF都是JNI提供的处理String类型的函数,还有其他的函数这里就不一一列举了。

3. 数组类型的传递

和String一样,JNI为Java基本类型的数组提供了j*Array类型,比如int[]对应的就是jintArray。来看一个传递int数组的例子,Java程序就不写了,


 

JNIEXPORT jint JNICALL Java_IntArray_sumArray(JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr)

{

    jint *carr;

    carr = env->GetIntArrayElements(arr, false);

    if(carr == NULL) {

        return 0; /* exception occurred */

    }

    jint sum = 0;

    for(int i=0; i<10; i++) {

        sum += carr;

    }

    env->ReleaseIntArrayElements(arr, carr, 0);

    return sum;

}

这个例子中的GetIntArrayElements和ReleaseIntArrayElements函数就是JNI提供用于处理int数组的函数。如果试图用arr 的方式去访问jintArray类型,毫无疑问会出错。JNI还提供了另一对函数GetIntArrayRegion和 ReleaseIntArrayRegion访问int数组,就不介绍了,对于其他基本类型的数组,方法类似。

4. 二维数组和String数组

在JNI中,二维数组和String数组都被视为object数组,因为数组和String被视为object。仍然用一个例子来说明,这次是一个二维int数组,作为返回值。


 

JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_ObjectArrayTest_initInt2DArray(JNIEnv *env, jclass cls, int size)

{

    jobjectArray result;

    jclass intArrCls = env->FindClass("[I");

    result = env->NewObjectArray(size, intArrCls, NULL);


    for (int i = 0; i < size; i++) {

        jint tmp[256]; /* make sure it is large enough! */

        jintArray iarr = env->NewIntArray(size);

        for(int j = 0; j < size; j++) {

            tmp[j] = i + j;

        }

        env->SetIntArrayRegion(iarr, 0, size, tmp);

        env->SetObjectArrayElement(result, i, iarr);

        env->DeleteLocalRef(iarr);

    }

    return result;

}

上面代码中的第三行,
jobjectArray result;
因为要返回值,所以需要新建一个jobjectArray对象。

jclass intArrCls = env->FindClass("[I");
创建一个jclass的引用,因为result的元素是一维int数组的引用,所以intArrCls必须是一维int数组的引用,这一点是如何保证的呢?注意FindClass的参数"[I",JNI就是通过它来确定引用的类型的,I表示是int类型,[标识是数组。对于其他的类型,都有相应的表示方法,

Z boolean 
B byte 
C char 
S short 
I int 
J long 
F float 
D double

String是通过“Ljava/lang/String;”表示的,那相应的,String数组就应该是“[Ljava/lang/String;”。

还是回到代码,
result = env->NewObjectArray(size, intArrCls, NULL);
的作用是为result分配空间。

jintArray iarr = env->NewIntArray(size);
是为一维int数组iarr分配空间。

env->SetIntArrayRegion(iarr, 0, size, tmp);
是为iarr赋值。

env->SetObjectArrayElement(result, i, iarr);
是为result的第i个元素赋值。

通过上面这些步骤,我们就创建了一个二维int数组,并赋值完毕,这样就可以做为参数返回了。

如果了解了上面介绍的这些内容,基本上大部分的任务都可以对付了。虽然在操作数组类型,尤其是二维数组和String数组的时候,比起在单独的语言中编程要麻烦,但既然我们享受了跨语言编程的好处,必然要付出一定的代价。

有一点要补充的是,本文所用到的函数调用方式都是针对C++的,如果要在C中使用,所有的env->都要被替换成(*env)->,而且后面的函数中需要增加一个参数env, 体请看一下jni.h的代码。另外还有些省略的内容,可以参考JNI的文档:Java Native Interface 6.0 Specification,在JDK的文档里就可以找到。如果要进行更深入的JNI编程,需要仔细阅读这个文档。接下来的高级篇,也会讨论更深入的话题。

关于JNI编程更深入的话题,包括:在native方法中访问Java类的域和方法,将Java中自定义的类作为参数和返回值传递等等。了解这些内容,将会对JNI编程有更深入的理解,写出的程序也更清晰,易用性更好。

1. 在一般的Java类中定义native方法

在前两篇的例子中,都是将native方法放在main方法的Java类中,实际上,完全可以在任何类中定义native方法。这样,对于外部来说,这个类和其他的Java类没有任何区别。

2. 访问Java类的域和方法

native方法虽然是native的,但毕竟是方法,那么就应该同其他方法一样,能够访问类的私有域和方法。实际上,JNI的确可以做到这一点,我们通过几个例子来说明,


 

public class ClassA {

    String str_ = "abcde";

    int number_;

    public native void nativeMethod();

    private void javaMethod() {

System.out.println("call java method succeeded");

    }

    static {

System.loadLibrary("ClassA");

    }

}

在这个例子中,我们在一个没有main方法的Java类中定义了native方法。我们将演示如何在nativeMethod()中访问域str_,number_和方法javaMethod(),nativeMethod()的C++实现如下,


 

JNIEXPORT void JNICALL Java_testclass_ClassCallDLL_nativeMethod(JNIEnv *env, jobject obj) {

    // access field

    jclass cls = env->GetObjectClass(obj);

    jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "str_", "Ljava/lang/String;");

    jstring jstr = (jstring)env->GetObjectField(obj, fid);

    const char *str = env->GetStringUTFChars(jstr, false);

    if(std::string(str) == "abcde")

        std::cout << "access field succeeded" << std::endl;


    jint i = 2468;

    fid = env->GetFieldID(cls, "number_", "I");

    env->SetIntField(obj, fid, i);


    // access method

    jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "javaMethod", "()V");

    env->CallVoidMethod(obj, mid);

}

上面的代码中,通过如下两行代码获得str_的值,
jfieldID fid = env->GetFieldID(cls, "str_", "Ljava/lang/String;");
jstring jstr = (jstring)env->GetObjectField(obj, fid);

第一行代码获得str_的id,在GetFieldID函数的调用中需要指定str_的类型,第二行代码通过str_的id获得它的值,当然我们读到的是一个jstring类型,不能直接显示,需要转化为char*类型。

接下来我们看如何给Java类的域赋值,看下面两行代码,
fid = env->GetFieldID(cls, "number_", "I");
env->SetIntField(obj, fid, i);

第一行代码同前面一样,获得number_的id,第二行我们通过SetIntField函数将i的值赋给number_,其他类似的函数可以参考JDK的文档。

访问javaMethod()的过程同访问域类似,
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "javaMethod", "()V");
env->CallVoidMethod(obj, mid);

需要强调的是,在GetMethodID中,我们需要指定javaMethod方法的类型,域的类型很容易理解,方法的类型如何定义呢,在上面的例子中,我们用的是()V,V表示返回值为空,()表示参数为空。如果是更复杂的函数类型如何表示?看一个例子,
long f (int n, String s, int[] arr);
这个函数的类型符号是(ILjava/lang/String;[I)J,I表示int类型,Ljava/lang/String;表示String类型,[I表示int数组,J表示long。这些都可以在文档中查到。

3. 在native方法中使用用户定义的类

JNI不仅能使用Java的基础类型,还能使用用户定义的类,这样灵活性就大多了。大体上使用自定义的类和使用Java的基础类(比如 String)没有太大的区别,关键的一点是,如果要使用自定义类,首先要能访问类的构造函数,看下面这一段代码,我们在native方法中使用了自定义的Java类ClassB,


 

jclass cls = env->FindClass("Ltestclass/ClassB;");

jmethodID id = env->GetMethodID(cls, "<init>", "(D)V");


jdouble dd = 0.033;

jvalue args[1];

args[0].d = dd;

jobject obj = env->NewObjectA(cls, id, args);

首先要创建一个自定义类的引用,通过FindClass函数来完成,参数同前面介绍的创建String对象的引用类似,只不过类名称变成自定义类的名称。然后通过GetMethodID函数获得这个类的构造函数,注意这里方法的名称是"<init>",它表示这是一个构造函数。

jobject obj = env->NewObjectA(cls, id, args);
生成了一个ClassB的对象,args是ClassB的构造函数的参数,它是一个jvalue*类型。

通过以上介绍的三部分内容,native方法已经看起来完全像Java自己的方法了,至少主要功能上齐备了,只是实现上稍麻烦。而了解了这些,JNI编程的水平也更上一层楼。下面要讨论的话题也是一个重要内容,至少如果没有它,我们的程序只能停留在演示阶段,不具有实用价值。

4. 异常处理

在C++和Java的编程中,异常处理都是一个重要的内容。但是在JNI中,麻烦就来了,native方法是通过C++实现的,如果在native方法中发生了异常,如何传导到Java呢?

JNI提供了实现这种功能的机制。我们可以通过下面这段代码抛出一个Java可以接收的异常,


 

jclass errCls;

env->ExceptionDescribe();

env->ExceptionClear();

errCls = env->FindClass("java/lang/IllegalArgumentException");

env->ThrowNew(errCls, "thrown from C++ code");

如果要抛出其他类型的异常,替换掉FindClass的参数即可。这样,在Java中就可以接收到native方法中抛出的异常。

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