A. 如何在android下使用JNI
1.引言
我們知道，Android系統的底層庫由c/c++編寫，上層Android應用程序通過java虛擬機調用底層介面，銜接底層c/c++庫與Java應用程序間的介面正是JNI（JavaNative Interface)。本文描述了如何在ubuntu下配置AndroidJNI的開發環境，以及如何編寫一個簡單的c函數庫和JNI介面，並通過編寫Java程序調用這些介面，最終運行在模擬器上的過程。
2.環境配置
2.1.安裝jdk1.6
（1）從jdk官方網站下載jdk-6u29-linux-i586.bin文件。
（2）執行jdk安裝文件
[html] view plainprint?
01.$chmod a+x jdk-6u29-linux-i586.bin
02.$jdk-6u29-linux-i586.bin
$chmod a+x jdk-6u29-linux-i586.bin
$jdk-6u29-linux-i586.bin
(3)配置jdk環境變數
[html] view plainprint?
01.$sudo vim /etc/profile
02.#JAVAEVIRENMENT
03.exportJAVA_HOME=/usr/lib/java/jdk1.6.0_29
04.exportJRE_HOME=$JAVA_HOME/jre
05.exportCLASSPATH=$JAVA_HOME/lib:$JRE_HOME/lib:$CLASSPATH
06.exportPATH=$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME/bin:$PATH
$sudo vim /etc/profile
#JAVAEVIRENMENT
exportJAVA_HOME=/usr/lib/java/jdk1.6.0_29
exportJRE_HOME=$JAVA_HOME/jre
exportCLASSPATH=$JAVA_HOME/lib:$JRE_HOME/lib:$CLASSPATH
exportPATH=$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME/bin:$PATH
保存後退出編輯，並重啟系統。
（4）驗證安裝
[html] view plainprint?
01.$java -version
02.javaversion "1.6.0_29"
03.Java(TM)SE Runtime Environment (build 1.6.0_29-b11)
04.JavaHotSpot(TM) Server VM (build 20.4-b02, mixed mode)
05.$javah
06.用法：javah[選項]<類>
07.其中[選項]包括：
08.-help輸出此幫助消息並退出
09.-classpath<路徑>用於裝入類的路徑
10.-bootclasspath<路徑>用於裝入引導類的路徑
11.-d<目錄>輸出目錄
12.-o<文件>輸出文件（只能使用-d或-o中的一個）
13.-jni生成JNI樣式的頭文件（默認）
14.-version輸出版本信息
15.-verbose啟用詳細輸出
16.-force始終寫入輸出文件
17.使用全限定名稱指定<類>（例
18.如，java.lang.Object）。
$java -version
javaversion "1.6.0_29"
Java(TM)SE Runtime Environment (build 1.6.0_29-b11)
JavaHotSpot(TM) Server VM (build 20.4-b02, mixed mode)
$javah
用法：javah[選項]<類>
其中[選項]包括：
-help輸出此幫助消息並退出
-classpath<路徑>用於裝入類的路徑
-bootclasspath<路徑>用於裝入引導類的路徑
-d<目錄>輸出目錄
-o<文件>輸出文件（只能使用-d或-o中的一個）
-jni生成JNI樣式的頭文件（默認）
-version輸出版本信息
-verbose啟用詳細輸出
-force始終寫入輸出文件
使用全限定名稱指定<類>（例
如，java.lang.Object）。2.2.安裝android應用程序開發環境
ubuntu下安裝android應用程序開發環境與windows類似，依次安裝好以下軟體即可：
（1）Eclipse
（2）ADT
（3）AndroidSDK
與windows下安裝唯一不同的一點是，下載這些軟體的時候要下載Linux版本的安裝包。
安裝好以上android應用程序的開發環境後，還可以選擇是否需要配置emulator和adb工具的環境變數，以方便在進行JNI開發的時候使用。配置步驟如下：
把emulator所在目錄android-sdk-linux/tools以及adb所在目錄android-sdk-linux/platform-tools添加到環境變數中，android-sdk-linux指androidsdk安裝包android-sdk_rxx-linux的解壓目錄。
[plain] view plainprint?
01.$sudo vim /etc/profile
02.exportPATH=~/software/android/android-sdk-linux/tools:$PATH
03. exportPATH=~/software/android/android-sdk-linux/platform-tools:$PATH
$sudo vim /etc/profile
exportPATH=~/software/android/android-sdk-linux/tools:$PATH
exportPATH=~/software/android/android-sdk-linux/platform-tools:$PATH
編輯完畢後退出，並重啟生效。
2.3.安裝NDK
NDK是由android提供的編譯android本地代碼的一個工具。
（1）從androidndk官網http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html下載ndk，目前最新版本為android-ndk-r6b-linux-x86.tar.bz2.
（2）解壓ndk到工作目錄：
[plain] view plainprint?
01.$tar -xvf android-ndk-r6b-linux-x86.tar.bz2
02.$sudo mv android-ndk-r6b /usr/local/ndk
$tar -xvf android-ndk-r6b-linux-x86.tar.bz2
$sudo mv android-ndk-r6b /usr/local/ndk
（3）設置ndk環境變數
[plain] view plainprint?
01.$sudo vim /etc/profile
02.exportPATH=/usr/local/ndk:$PATH
$sudo vim /etc/profile
exportPATH=/usr/local/ndk:$PATH
編輯完畢後保存退出，並重啟生效
（4）驗證安裝
[plain] view plainprint?
01.$ cd/usr/local/ndk/samples/hello-jni/
02.$ ndk-build
03.Gdbserver : [arm-linux-androideabi-4.4.3] libs/armeabi/gdbserver
04.Gdbsetup : libs/armeabi/gdb.setup
05.Install : libhello-jni.so => libs/armeabi/libhello-jni.so
$ cd/usr/local/ndk/samples/hello-jni/
$ ndk-build
Gdbserver : [arm-linux-androideabi-4.4.3] libs/armeabi/gdbserver
Gdbsetup : libs/armeabi/gdb.setup
Install : libhello-jni.so => libs/armeabi/libhello-jni.so
3.JNI實現
我們需要定義一個符合JNI介面規范的c/c++介面，這個介面不用太復雜，例如輸出一個字元串。接下來，則需要把c/c++介面的代碼文件編譯成共享庫（動態庫）.so文件，並放到模擬器的相關目錄下。最後，啟動Java應用程序，就可以看到最終效果了。
3.1.編寫Java應用程序代碼
（1）啟動Eclipse，新建android工程
Project：JNITest
Package：org.tonny.jni
Activity：JNITest
（2）編輯資源文件
編輯res/values/strings.xml文件如下：編輯res/layout/main.xml文件
我們在主界面上添加了一個EditText控制項和一個Button控制項。
（3）編輯JNITest.java文件
static表示在系統第一次載入類的時候，先執行這一段代碼，在這里表示載入動態庫libJNITest.so文件。
再看這一段：
[java] view plainprint?
01.privatenativeString GetReply();
privatenativeString GetReply();
native表示這個方法由本地代碼定義，需要通過jni介面調用本地c/c++代碼。
[java] view plainprint?
01.publicvoidonClick(View arg0) {
02.edtName.setText(reply);
03.}
publicvoidonClick(View arg0) {
edtName.setText(reply);
}
這段代碼表示點擊按鈕後，把native方法的返回的字元串顯示到EditText控制項。
（4）編譯工程，生成.class文件。
3.2.用javah工具生成符合JNI規范的c語言頭文件
在終端中，進入android工程所在的bin目錄
[plain] view plainprint?
01.$cd ~/project/Android/JNITest/bin
$cd ~/project/Android/JNITest/bin
我們用ls命令查看，可以看到bin目錄下有個classes目錄，其目錄結構為classes/org/tonny/jni，即classes的子目錄結構是android工程的包名org.tonny.jni。請注意，下面我們准備執行javah命令的時候，必須進入到org/tonny/jni的上級目錄，即classes目錄，否則javah會提示找不到相關的java類。
下面繼續：
[plain] view plainprint?
01.$cd classes
02.$javah org.tonny.jni.JNITest
03.$ls
04.org org_tonny_jni_JNITest.h
$cd classes
$javah org.tonny.jni.JNITest
$ls
org org_tonny_jni_JNITest.h
執行javahorg.tonny.jni.JNITest命令，在classes目錄下會生成org_tonny_jni_JNITest.h頭文件。如果不進入到classes目錄下的話，也可以這樣：
[plain] view plainprint?
01.$javah -classpath ~/project/Android/JNITest/bin/classesorg.tonny.jni.JNITest
$javah -classpath ~/project/Android/JNITest/bin/classesorg.tonny.jni.JNITest
-classpath 參數表示裝載類的目錄。
3.3.編寫c/c++代碼
生成org_tonny_jni_JNITest.h頭文件後，我們就可以編寫相應的函數代碼了。下面在android工程目錄下新建jni目錄，即~/project/Android/JNITest/jni，把org_tonny_jni_JNITest.h頭文件拷貝到jni目錄下，並在jni目錄下新建org_tonny_jni_JNITest.c文件，編輯代碼如下：
[cpp] view plainprint?
01.#include<jni.h>
02.#include<string.h>
03.#include"org_tonny_jni_JNITest.h"
04.
05.
06.JNIEXPORTjstring JNICALLJava_org_tonny_jni_JNITest_GetReply
07.(JNIEnv *env, jobject obj){
08.return(*env)->NewStringUTF(env,(char*)"Hello,JNITest");
09.}
#include<jni.h>
#include<string.h>
#include"org_tonny_jni_JNITest.h"
JNIEXPORTjstring JNICALLJava_org_tonny_jni_JNITest_GetReply
(JNIEnv *env, jobject obj){
return(*env)->NewStringUTF(env,(char*)"Hello,JNITest");
}
我們可以看到，該函數的實現相當簡單，返回一個字元串為："Hello,JNITest"
3.4.編寫Android.mk文件
在~/project/Android/JNITest/jni目錄下新建Android.mk文件，android可以根據這個文件的編譯參數編譯模塊。編輯Android.mk文件如下：
[plain] view plainprint?
01.LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
02.include$(CLEAR_VARS)
03.LOCAL_MODULE := libJNITest
04.LOCAL_SRC_FILES:= org_tonny_jni_JNITest.c
05.include$(BUILD_SHARED_LIBRARY)
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include$(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := libJNITest
LOCAL_SRC_FILES:= org_tonny_jni_JNITest.c
include$(BUILD_SHARED_LIBRARY)
LOCAL_MODULE表示編譯的動態庫名稱
LOCAL_SRC_FILES 表示源代碼文件
3.5.用ndk工具編譯並生成.so文件
進入到JNITest的工程目錄，執行ndk-build命令即可生成libJNITest.so文件。
[plain] view plainprint?
01.$cd ~/project/Android/JNITest/
02.$ndk-build
03.Invalidattribute name:
04.package
05.Install : libJNITest.so => libs/armeabi/libJNITest.so
$cd ~/project/Android/JNITest/
$ndk-build
Invalidattribute name:
package
Install : libJNITest.so => libs/armeabi/libJNITest.so
可以看到，在工程目錄的libs/armeabi目錄下生成了libJNITest.so文件。
3.6.在模擬器上運行
（1）首先，我們把android模擬器啟動起來。進入到emulator所在目錄，執行emulator命令：
[plain] view plainprint?
01.$cd ~/software/android/android-sdk-linux/tools
02.$./emulator @AVD-2.3.3-V10 -partition-size 512
$cd ~/software/android/android-sdk-linux/tools
$./emulator @AVD-2.3.3-V10 -partition-size 512
AVD-2.3.3-V10表示你的模擬器名稱，與在Eclipse->AVDManager下的AVDName對應，-partition-size表示模擬器的存儲設備容量。
（2）接下來，我們需要把libJNITest.so文件拷貝到模擬器的/system/lib目錄下，執行以下命令：
[plain] view plainprint?
01.$cd ~/project/Android/JNITest/libs/armeabi/
02.$adb remount
03.$adb push libJNITest.so /system/lib
04.80 KB/s (10084 bytes in 0.121s)
$cd ~/project/Android/JNITest/libs/armeabi/
$adb remount
$adb push libJNITest.so /system/lib
80 KB/s (10084 bytes in 0.121s)
當在終端上看到有80 KB/s (10084 bytes in 0.121s)傳輸速度等信息的時候，說明拷貝成功。
（3）在終端上執行JNITest程序，這個我們可以在Eclipse下，右鍵點擊JNITest工程，RunAs->Android Application，即可在模擬器上啟動程序
B. android jni onload 為什麼重起
實現JNI中本地函數注冊可以兩種方式：
（1）採用默認的本地函數注冊流程。
（2）自己重寫JNI_OnLoad()函數。（本文介紹）（Android中採用這種）
Java端代碼：
package com.jni;
public class JavaHello {
public static native String hello();
static {
// load library: libtest.so
try {
System.loadLibrary("test");
} catch (UnsatisfiedLinkError ule) {
System.err.println("WARNING: Could not load library!");
}
}
public static void main(String[] args) {
String s = new JavaHello().hello();
System.out.println(s);
}
}
本地C語言代碼：
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <jni.h>
#include <assert.h>
JNIEXPORT jstring JNICALL native_hello(JNIEnv *env, jclass clazz)
{
printf("hello in c native code./n");
return (*env)->NewStringUTF(env, "hello world returned.");
}
#define JNIREG_CLASS "com/jni/JavaHello"//指定要注冊的類
/**
* Table of methods associated with a single class.
*/
static JNINativeMethod gMethods[] = {
{ "hello", "()Ljava/lang/String;", (void*)native_hello },//綁定
};
/*
* Register several native methods for one class.
*將此組件提供的各個本地函數(Native Function)登記到VM里，以便能加快後續呼叫本地函數的效率
*/
static int registerNativeMethods(JNIEnv* env, const char* className,
JNINativeMethod* gMethods, int numMethods)
{
jclass clazz;
clazz = (*env)->FindClass(env, className);
if (clazz == NULL) {
return JNI_FALSE;
}
if ((*env)->RegisterNatives(env, clazz, gMethods, numMethods) < 0) {
return JNI_FALSE;
}
return JNI_TRUE;
}
/*
* Register native methods for all classes we know about.
*/
static int registerNatives(JNIEnv* env)
{
if (!registerNativeMethods(env, JNIREG_CLASS, gMethods,
sizeof(gMethods) / sizeof(gMethods[0])))
return JNI_FALSE;
return JNI_TRUE;
}
/*
* Set some test stuff up.
*
* Returns the JNI version on success, -1 on failure.
*該方法是在android vm調用System.loadLibrary方法時，就立即調用該方法
* 該函數做兩件事，第一：注冊所有的方法，第二：確認JNI的版本
*/
JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
JNIEnv* env = NULL;
jint result = -1;
if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
return -1;
}
assert(env != NULL);
if (!registerNatives(env)) {//注冊
return -1;
}
/* success -- return valid version number */
result = JNI_VERSION_1_4;
return result;
}
編譯及運行流程：
1 設置三個環境變數：
export JAVA_HOME:=/usr/lib/jvm/java-6-sun-1.6.0.15
export JAVA_SRC_PATH:=/home/kortide/Jackey/jni/jni_onload/com/jfo
export NATIVE_SRC_PATH:=/home/kortide/Jackey/jni/jni_onload/jni
2 編譯JavaHello.java:
javac $JAVA_SRC_PATH/JavaHello.java
3. 編譯NativeHello.c，生成共享庫
gcc -I $JAVA_HOME/include -I $JAVA_HOME/include/linux -c -o $NATIVE_SRC_PATH/NativeHello.o $NATIVE_SRC_PATH/NativeHello.c
gcc -fPIC -I $JAVA_HOME/include -I $JAVA_HOME/include/linux -shared -o $NATIVE_SRC_PATH/libtest.so $NATIVE_SRC_PATH/NativeHello.o
4. 運行
java com/jni/JavaHello
C. Android 系統運行機制 【Looper】【Choreographer】篇
目錄：
1 MessageQueue next()
2 Vsync
3 Choreographer doFrame
4 input
系統是一個無限循環的模型， Android也不例外，進程被創建後就陷入了無限循環的狀態
系統運行最重要的兩個概念：輸入，輸出。
Android 中輸入 輸出 的往復循環都是在 looper 中消息機制驅動下完成的
looper 的循環中， messageQueue next 取消息進行處理， 處理輸入事件， 進行輸出， 完成和用戶交互
應用生命周期內會不斷 產生 message 到 messageQueue 中， 有： java層 也有 native層
其中最核心的方法就是 messageQueue 的 next 方法， 其中會先處理 java 層消息， 當 java 層沒有消息時候， 會執行 nativePollOnce 來處理 native 的消息 以及監聽 fd 各種事件
從硬體來看， 屏幕不會一直刷新， 屏幕的刷新只需要符合人眼的視覺停留機制
24Hz ， 連續刷新每一幀， 人眼就會認為畫面是流暢的
所以我們只需要配合上這個頻率， 在需要更新 UI 的時候執行繪制操作
如何以這個頻率進行繪制每一幀： Android 的方案是 Vsync 信號驅動。
Vsync 信號的頻率就是 24Hz ， 也就是每隔 16.6667 ms 發送一次 Vsync 信號提示系統合成一幀。
監聽屏幕刷新來發送 Vsync 信號的能力，應用層 是做不到的， 系統是通過 jni 回調到 Choreographer 中的 Vsync 監聽， 將這個重要信號從 native 傳遞到 java 層。
總體來說 輸入事件獲取 Vsync信號獲取 都是先由 native 捕獲事件 然後 jni 到 java 層實現業務邏輯
執行的是 messageQueue 中的關鍵方法： next
next 主要的邏輯分為： java 部分 和 native 部分
java 上主要是取java層的 messageQueue msg 執行， 無 msg 就 idleHandler
java層 無 msg 會執行 native 的 pollOnce@Looper
native looper 中 fd 監聽封裝為 requestQueue， epoll_wait 將 fd 中的事件和對應 request 封裝為 response 處理， 處理的時候會調用 fd 對應的 callback 的 handleEvent
native 層 pollOnce 主要做的事情是：
vsync 信號，輸入事件， 都是通過這樣的機制完成的。
epoll_wait 機制 拿到的 event ， 都在 response pollOnce pollInner 處理了
這里的 dispatchVsync 從 native 回到 java 層
native：
java：
收到 Vsync 信號後， Choreographer 執行 doFrame
應用層重要的工作幾乎都在 doFrame 中
首先看下 doFrame 執行了什麼：
UI 線程的核心工作就在這幾個方法中：
上述執行 callback 的過程就對應了圖片中 依次處理 input animation traversal 這幾個關鍵過程
執行的周期是 16.6ms， 實際可能因為一些 delay 造成一些延遲、丟幀
input 事件的整體邏輯和 vsync 類似
native handleEvent ，在 NativeInputEventReceiver 中處理事件， 區分不同事件會通過 JNI
走到 java 層，WindowInputEventReceiver 然後進行分發消費
native :
java:
input事件的處理流程：
輸入event deliverInputEvent
deliver的 input 事件會來到 InputStage
InputStage 是一個責任鏈， 會分發消費這些 InputEvent
下面以滑動一下 recyclerView 為例子， 整體邏輯如下：
vsync 信號到來， 執行 doFrame，執行到 input 階段
touchEvent 消費， recyclerView layout 一些 ViewHolder
scroll 中 fill 結束，會執行 一個 recyclerView viewProperty 變化， 觸發了invalidate
invalidate 會走硬體加速， 一直到達 ViewRootImpl ， 從而將 Traversal 的 callback post choreographer執行到 traversal 階段就會執行
ViewRootImpl 執行 performTraversal ， 會根據目前是否需要重新layout ， 然後執行layout， draw 等流程
整個 input 到 traversal 結束，硬體繪制後， sync 任務到 GPU ， 然後合成一幀。
交給 SurfaceFlinger 來顯示。
SurfaceFlinger 是系統進程， 每一個應用進程是一個 client 端， 通過 IPC 機制，client 將圖像顯示工作交給 SurfaceFlinger
launch 一個 app：