A. 如何在android下使用JNI
1.引言
我们知道，Android系统的底层库由c/c++编写，上层Android应用程序通过java虚拟机调用底层接口，衔接底层c/c++库与Java应用程序间的接口正是JNI（JavaNative Interface)。本文描述了如何在ubuntu下配置AndroidJNI的开发环境，以及如何编写一个简单的c函数库和JNI接口，并通过编写Java程序调用这些接口，最终运行在模拟器上的过程。
2.环境配置
2.1.安装jdk1.6
（1）从jdk官方网站下载jdk-6u29-linux-i586.bin文件。
（2）执行jdk安装文件
[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
$jdk-6u29-linux-i586.bin
(3)配置jdk环境变量
[html] view plainprint?
01.$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
保存后退出编辑，并重启系统。
（4）验证安装
[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[选项]<类>
07.其中[选项]包括：
08.-help输出此帮助消息并退出
09.-classpath<路径>用于装入类的路径
10.-bootclasspath<路径>用于装入引导类的路径
11.-d<目录>输出目录
12.-o<文件>输出文件（只能使用-d或-o中的一个）
13.-jni生成JNI样式的头文件（默认）
14.-version输出版本信息
15.-verbose启用详细输出
16.-force始终写入输出文件
17.使用全限定名称指定<类>（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)
$javah
用法：javah[选项]<类>
其中[选项]包括：
-help输出此帮助消息并退出
-classpath<路径>用于装入类的路径
-bootclasspath<路径>用于装入引导类的路径
-d<目录>输出目录
-o<文件>输出文件（只能使用-d或-o中的一个）
-jni生成JNI样式的头文件（默认）
-version输出版本信息
-verbose启用详细输出
-force始终写入输出文件
使用全限定名称指定<类>（例
如，java.lang.Object）。2.2.安装android应用程序开发环境
ubuntu下安装android应用程序开发环境与windows类似，依次安装好以下软件即可：
（1）Eclipse
（2）ADT
（3）AndroidSDK
与windows下安装唯一不同的一点是，下载这些软件的时候要下载Linux版本的安装包。
安装好以上android应用程序的开发环境后，还可以选择是否需要配置emulator和adb工具的环境变量，以方便在进行JNI开发的时候使用。配置步骤如下：
把emulator所在目录android-sdk-linux/tools以及adb所在目录android-sdk-linux/platform-tools添加到环境变量中，android-sdk-linux指androidsdk安装包android-sdk_rxx-linux的解压目录。
[plain] view plainprint?
01.$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:$PATH
编辑完毕后退出，并重启生效。
2.3.安装NDK
NDK是由android提供的编译android本地代码的一个工具。
（1）从androidndk官网http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html下载ndk，目前最新版本为android-ndk-r6b-linux-x86.tar.bz2.
（2）解压ndk到工作目录：
[plain] view plainprint?
01.$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
$sudo mv android-ndk-r6b /usr/local/ndk
（3）设置ndk环境变量
[plain] view plainprint?
01.$sudo vim /etc/profile
02.exportPATH=/usr/local/ndk:$PATH
$sudo vim /etc/profile
exportPATH=/usr/local/ndk:$PATH
编辑完毕后保存退出，并重启生效
（4）验证安装
[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实现
我们需要定义一个符合JNI接口规范的c/c++接口，这个接口不用太复杂，例如输出一个字符串。接下来，则需要把c/c++接口的代码文件编译成共享库（动态库）.so文件，并放到模拟器的相关目录下。最后，启动Java应用程序，就可以看到最终效果了。
3.1.编写Java应用程序代码
（1）启动Eclipse，新建android工程
Project：JNITest
Package：org.tonny.jni
Activity：JNITest
（2）编辑资源文件
编辑res/values/strings.xml文件如下：编辑res/layout/main.xml文件
我们在主界面上添加了一个EditText控件和一个Button控件。
（3）编辑JNITest.java文件
static表示在系统第一次加载类的时候，先执行这一段代码，在这里表示加载动态库libJNITest.so文件。
再看这一段：
[java] view plainprint?
01.privatenativeString GetReply();
privatenativeString GetReply();
native表示这个方法由本地代码定义，需要通过jni接口调用本地c/c++代码。
[java] view plainprint?
01.publicvoidonClick(View arg0) {
02.edtName.setText(reply);
03.}
publicvoidonClick(View arg0) {
edtName.setText(reply);
}
这段代码表示点击按钮后，把native方法的返回的字符串显示到EditText控件。
（4）编译工程，生成.class文件。
3.2.用javah工具生成符合JNI规范的c语言头文件
在终端中，进入android工程所在的bin目录
[plain] view plainprint?
01.$cd ~/project/Android/JNITest/bin
$cd ~/project/Android/JNITest/bin
我们用ls命令查看，可以看到bin目录下有个classes目录，其目录结构为classes/org/tonny/jni，即classes的子目录结构是android工程的包名org.tonny.jni。请注意，下面我们准备执行javah命令的时候，必须进入到org/tonny/jni的上级目录，即classes目录，否则javah会提示找不到相关的java类。
下面继续：
[plain] view plainprint?
01.$cd classes
02.$javah org.tonny.jni.JNITest
03.$ls
04.org org_tonny_jni_JNITest.h
$cd classes
$javah org.tonny.jni.JNITest
$ls
org org_tonny_jni_JNITest.h
执行javahorg.tonny.jni.JNITest命令，在classes目录下会生成org_tonny_jni_JNITest.h头文件。如果不进入到classes目录下的话，也可以这样：
[plain] view plainprint?
01.$javah -classpath ~/project/Android/JNITest/bin/classesorg.tonny.jni.JNITest
$javah -classpath ~/project/Android/JNITest/bin/classesorg.tonny.jni.JNITest
-classpath 参数表示装载类的目录。
3.3.编写c/c++代码
生成org_tonny_jni_JNITest.h头文件后，我们就可以编写相应的函数代码了。下面在android工程目录下新建jni目录，即~/project/Android/JNITest/jni，把org_tonny_jni_JNITest.h头文件拷贝到jni目录下，并在jni目录下新建org_tonny_jni_JNITest.c文件，编辑代码如下：
[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");
}
我们可以看到，该函数的实现相当简单，返回一个字符串为："Hello,JNITest"
3.4.编写Android.mk文件
在~/project/Android/JNITest/jni目录下新建Android.mk文件，android可以根据这个文件的编译参数编译模块。编辑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$(BUILD_SHARED_LIBRARY)
LOCAL_MODULE表示编译的动态库名称
LOCAL_SRC_FILES 表示源代码文件
3.5.用ndk工具编译并生成.so文件
进入到JNITest的工程目录，执行ndk-build命令即可生成libJNITest.so文件。
[plain] view plainprint?
01.$cd ~/project/Android/JNITest/
02.$ndk-build
03.Invalidattribute name:
04.package
05.Install : libJNITest.so => libs/armeabi/libJNITest.so
$cd ~/project/Android/JNITest/
$ndk-build
Invalidattribute name:
package
Install : libJNITest.so => libs/armeabi/libJNITest.so
可以看到，在工程目录的libs/armeabi目录下生成了libJNITest.so文件。
3.6.在模拟器上运行
（1）首先，我们把android模拟器启动起来。进入到emulator所在目录，执行emulator命令：
[plain] view plainprint?
01.$cd ~/software/android/android-sdk-linux/tools
02.$./emulator @AVD-2.3.3-V10 -partition-size 512
$cd ~/software/android/android-sdk-linux/tools
$./emulator @AVD-2.3.3-V10 -partition-size 512
AVD-2.3.3-V10表示你的模拟器名称，与在Eclipse->AVDManager下的AVDName对应，-partition-size表示模拟器的存储设备容量。
（2）接下来，我们需要把libJNITest.so文件拷贝到模拟器的/system/lib目录下，执行以下命令：
[plain] view plainprint?
01.$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)
当在终端上看到有80 KB/s (10084 bytes in 0.121s)传输速度等信息的时候，说明拷贝成功。
（3）在终端上执行JNITest程序，这个我们可以在Eclipse下，右键点击JNITest工程，RunAs->Android Application，即可在模拟器上启动程序
B. android jni onload 为什么重起
实现JNI中本地函数注册可以两种方式：
（1）采用默认的本地函数注册流程。
（2）自己重写JNI_OnLoad()函数。（本文介绍）（Android中采用这种）
Java端代码：
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语言代码：
#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"//指定要注册的类
/**
* Table of methods associated with a single class.
*/
static JNINativeMethod gMethods[] = {
{ "hello", "()Ljava/lang/String;", (void*)native_hello },//绑定
};
/*
* Register several native methods for one class.
*将此组件提供的各个本地函数(Native Function)登记到VM里，以便能加快后续呼叫本地函数的效率
*/
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.
*该方法是在android vm调用System.loadLibrary方法时，就立即调用该方法
* 该函数做两件事，第一：注册所有的方法，第二：确认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)) {//注册
return -1;
}
/* success -- return valid version number */
result = JNI_VERSION_1_4;
return result;
}
编译及运行流程：
1 设置三个环境变量：
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 编译JavaHello.java:
javac $JAVA_SRC_PATH/JavaHello.java
3. 编译NativeHello.c，生成共享库
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. 运行
java com/jni/JavaHello
C. Android 系统运行机制 【Looper】【Choreographer】篇
目录：
1 MessageQueue next()
2 Vsync
3 Choreographer doFrame
4 input
系统是一个无限循环的模型， Android也不例外，进程被创建后就陷入了无限循环的状态
系统运行最重要的两个概念：输入，输出。
Android 中输入 输出 的往复循环都是在 looper 中消息机制驱动下完成的
looper 的循环中， messageQueue next 取消息进行处理， 处理输入事件， 进行输出， 完成和用户交互
应用生命周期内会不断 产生 message 到 messageQueue 中， 有： java层 也有 native层
其中最核心的方法就是 messageQueue 的 next 方法， 其中会先处理 java 层消息， 当 java 层没有消息时候， 会执行 nativePollOnce 来处理 native 的消息 以及监听 fd 各种事件
从硬件来看， 屏幕不会一直刷新， 屏幕的刷新只需要符合人眼的视觉停留机制
24Hz ， 连续刷新每一帧， 人眼就会认为画面是流畅的
所以我们只需要配合上这个频率， 在需要更新 UI 的时候执行绘制操作
如何以这个频率进行绘制每一帧： Android 的方案是 Vsync 信号驱动。
Vsync 信号的频率就是 24Hz ， 也就是每隔 16.6667 ms 发送一次 Vsync 信号提示系统合成一帧。
监听屏幕刷新来发送 Vsync 信号的能力，应用层 是做不到的， 系统是通过 jni 回调到 Choreographer 中的 Vsync 监听， 将这个重要信号从 native 传递到 java 层。
总体来说 输入事件获取 Vsync信号获取 都是先由 native 捕获事件 然后 jni 到 java 层实现业务逻辑
执行的是 messageQueue 中的关键方法： next
next 主要的逻辑分为： java 部分 和 native 部分
java 上主要是取java层的 messageQueue msg 执行， 无 msg 就 idleHandler
java层 无 msg 会执行 native 的 pollOnce@Looper
native looper 中 fd 监听封装为 requestQueue， epoll_wait 将 fd 中的事件和对应 request 封装为 response 处理， 处理的时候会调用 fd 对应的 callback 的 handleEvent
native 层 pollOnce 主要做的事情是：
vsync 信号，输入事件， 都是通过这样的机制完成的。
epoll_wait 机制 拿到的 event ， 都在 response pollOnce pollInner 处理了
这里的 dispatchVsync 从 native 回到 java 层
native：
java：
收到 Vsync 信号后， Choreographer 执行 doFrame
应用层重要的工作几乎都在 doFrame 中
首先看下 doFrame 执行了什么：
UI 线程的核心工作就在这几个方法中：
上述执行 callback 的过程就对应了图片中 依次处理 input animation traversal 这几个关键过程
执行的周期是 16.6ms， 实际可能因为一些 delay 造成一些延迟、丢帧
input 事件的整体逻辑和 vsync 类似
native handleEvent ，在 NativeInputEventReceiver 中处理事件， 区分不同事件会通过 JNI
走到 java 层，WindowInputEventReceiver 然后进行分发消费
native :
java:
input事件的处理流程：
输入event deliverInputEvent
deliver的 input 事件会来到 InputStage
InputStage 是一个责任链， 会分发消费这些 InputEvent
下面以滑动一下 recyclerView 为例子， 整体逻辑如下：
vsync 信号到来， 执行 doFrame，执行到 input 阶段
touchEvent 消费， recyclerView layout 一些 ViewHolder
scroll 中 fill 结束，会执行 一个 recyclerView viewProperty 变化， 触发了invalidate
invalidate 会走硬件加速， 一直到达 ViewRootImpl ， 从而将 Traversal 的 callback post choreographer执行到 traversal 阶段就会执行
ViewRootImpl 执行 performTraversal ， 会根据目前是否需要重新layout ， 然后执行layout， draw 等流程
整个 input 到 traversal 结束，硬件绘制后， sync 任务到 GPU ， 然后合成一帧。
交给 SurfaceFlinger 来显示。
SurfaceFlinger 是系统进程， 每一个应用进程是一个 client 端， 通过 IPC 机制，client 将图像显示工作交给 SurfaceFlinger
launch 一个 app：