Android JNI 代码自动生成-白红宇

内核是由C++编写，方便跨平台使用。这样在Android端与Java层通信就需要使用JNI，Lynx在JNI层为了避免直接手写JNI注册代码以及反射调用Java的代码，使用自动化的方式来自动生成这部分代码。

JNI的注册方式

1. Java调用C/C++方法

通常Java调用C/C++方法的JNI方法注册分为静态注册和动态注册两种。

静态注册的方式

将Java中的Native方法在C/C++文件声明对应成Java_$PackageName_$MethodName(JNIEnv *env, args…) 完成完成静态注册。以Lynx代码中的自动化测试模块代码GTestDriver.java为例

package com.lynx.gtest;...    public class GTestDriver {  ...  //java native 方法  private static native int nativeRunGTestsNative(String[] gtestCmdLineArgs);}复制代码

对于C方法的编写如下

#include 
    
     ...JNIEXPORT jint Java_com_lynx_gtest_nativeRunGTestsNative(JNIEnv *env, jobjectArray gtestCmdLineArgs)...复制代码

从例子中可以看出静态注册的名字非常长，不便于书写。并且在初次调用的时候需要依据名字找到对应方法，对于大型工程中方法数多的情况下，效率低且易出错。

动态注册方式

通过在C/C++中声明一个JNINativeMethod nativeMethod[]数组，然后在JNI_OnLoad中调用RegisterNatives方法来完成动态注册。譬如上面的例子用动态注册的方式为：

#include 
    
     ...static jint RunGTestsNative(JNIEnv *env,  jclass jcaller, jobjectArray gtestCmdLineArgs) {....}static const JNINativeMethod kMethodsGTestDriver[] = {  { "nativeRunGTestsNative",    "("    "[Ljava/lang/String;"    ")"    "I", reinterpret_cast
     
      (RunGTestsNative) },};...JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM *jvm, void *reserved) {  JNIEnv *env;  if ((*jvm) -> GetEnv(jvm, (void**) &env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {      return -1;  }  jclass clz = (*env) -> FindClass(env, "com/lynx/gtest/GTestDriver");  (*env) -> RegisterNatives(env, clz, kMethodsGTestDriver, sizeof(kMethodsGTestDriver) / sizeof(kMethodsGTestDriver[0]));  return JNI_VERSION_1_6;}复制代码

动态注册是Lynx JNI的基础，后面展开介绍。

2. C/C++调用Java方法

JNI的C代码调用Java代码。实现原理：使用JNI提供的反射接口来反射得到Java方法，进行调用。以Lynx代码中的文本测量的代码LabelMeasurer.java为例

package com.lynx.core;...public class LabelMeasurer {	...    @CalledByNative    public static Size measureLabelSize(String text, Style style, int width,                                        int widthMode, int height, int heightMode) {        ...    }}复制代码

在C/C++代码中调用measureLabelSize需要通过反射来完成，基本实现如下

// 查找LabelMeasurer类jclass clazz = (*env)->FindClass(env,"com/lynx/core/LabelMeasurer");//获取measureLabelSize方法jmethodID method = (*env)->GetMethodID(env,clazz, "measureLabelSize", "(Ljava/lang/String;Lcom/lynx/base/Style;IIII)Lcom/lynx/base/Size;");//执行jobject ret = env->CallStaticObjectMethod(clazz, method, text, style,                                          width, widthMode, height, heightMode);复制代码

编写这样的调用会有非常多的重复代码，当接口需要进行修改时非常不方便。

Lynx JNI 自动生成方式

从上述介绍可得，JNI的注册是一个重复性的操作。Lynx为了提高效率，将JNI的注册交由自动化脚本生成。

1. Java调用C/C++方法

Lynx上对Native注册进行了约定，所有对Java注册的Native方法都以native开头，自动化脚本会在Java文件中找到这些方法，并自动生成相应的文件。

同样以 GTestDriver.java 为例，可以看到GTestDriver中包含JNI的Native方法nativeRunGTestsNative，并且以约定的native关键开头。对于这个文件会由prebuild.sh脚本执行生成一个GTestDriver_jni.h的头文件

#ifndef com_lynx_gtest_GTestDriver_JNI#define com_lynx_gtest_GTestDriver_JNI#include 
    
     #include "base/android/android_jni.h"// Step 1: forward declarations.namespace {const char kGTestDriverClassPath[] = "com/lynx/gtest/GTestDriver";// Leaking this jclass as we cannot use LazyInstance from some threads.jclass g_GTestDriver_clazz = NULL;#define GTestDriver_clazz(env) g_GTestDriver_clazz}  // namespacestatic jint RunGTestsNative(JNIEnv* env, jclass jcaller,    jobjectArray gtestCmdLineArgs);// Step 2: method stubs.// Step 3: RegisterNatives.static const JNINativeMethod kMethodsGTestDriver[] = {    { "nativeRunGTestsNative","(""[Ljava/lang/String;"")""I", reinterpret_cast
     
      (RunGTestsNative) },};static bool RegisterNativesImpl(JNIEnv* env) {  g_GTestDriver_clazz = reinterpret_cast
      
       (env->NewGlobalRef(      base::android::GetClass(env, kGTestDriverClassPath).Get()));  const int kMethodsGTestDriverSize =      sizeof(kMethodsGTestDriver)/sizeof(kMethodsGTestDriver[0]);  if (env->RegisterNatives(GTestDriver_clazz(env),                           kMethodsGTestDriver,                           kMethodsGTestDriverSize) < 0) {    return false;  }  return true;}#endif  // com_lynx_gtest_GTestDriver_JNI复制代码

Lynx的JNI使用的动态注册方式，将Java文件中定义的nativeRunGTestsNative与RunGTestsNative函数指针关联，这样对头文件中定义的RunGTestsNative方法进行实现，并在jni_onload的时候调用RegisterNativesImpl就可以实现对JNI方法的完整注册。这个方式比起JNI原有的方式也简单很多，隐藏了很多重复性质的代码。

2. C/C++调用Java方法

Lynx对C/C++调用Java方法也做了定义，如果在Java文件中定义了可以被C/C++调用的代码，可以在方法前加上@CalledByNative，自动化脚步会在java文件中找到这些方法，并自动生成相应的文件。同样以上文中的 LabelMeasurer.java 为例。

在Java文件中申明了一个可以被C/C++使用的函数measureLabelSize。进过prebuild.sh脚本处理之后会生成LabelMeasurer_jni.h

#ifndef com_lynx_core_LabelMeasurer_JNI#define com_lynx_core_LabelMeasurer_JNI#include 
    
     #include "base/android/android_jni.h"// Step 1: forward declarations.namespace {const char kLabelMeasurerClassPath[] = "com/lynx/core/LabelMeasurer";// Leaking this jclass as we cannot use LazyInstance from some threads.jclass g_LabelMeasurer_clazz = NULL;#define LabelMeasurer_clazz(env) g_LabelMeasurer_clazz}  // namespace// Step 2: method stubs.static intptr_t g_LabelMeasurer_measureLabelSize = 0;static base::android::ScopedLocalJavaRef
     
          Java_LabelMeasurer_measureLabelSize(JNIEnv* env, jstring text,    jobject style,    int width,    int widthMode,    int height,    int heightMode) {  jmethodID method_id =      base::android::GetMethod(      env, LabelMeasurer_clazz(env),      base::android::STATIC_METHOD,      "measureLabelSize","(""Ljava/lang/String;""Lcom/lynx/base/Style;""I""I""I""I"")""Lcom/lynx/base/Size;",      &g_LabelMeasurer_measureLabelSize);  jobject ret =      env->CallStaticObjectMethod(LabelMeasurer_clazz(env),          method_id, text, style, int(width), int(widthMode), int(height),              int(heightMode));  base::android::CheckException(env);  return base::android::ScopedLocalJavaRef
      
       (env, ret);}// Step 3: RegisterNatives.static bool RegisterNativesImpl(JNIEnv* env) {  g_LabelMeasurer_clazz = reinterpret_cast
       
        (env->NewGlobalRef(      base::android::GetClass(env, kLabelMeasurerClassPath).Get()));  return true;}#endif  // com_lynx_core_LabelMeasurer_JNI复制代码

这样在使用的时候就可以直接引入头文件，并调用Java_LabelMeasurer_measureLabelSize方法即可。使用起来也是非常简便的。

自动生成的文件省去了编写反射获取函数方法以及调用的处理，全部有脚本直接生成，对于获取method id的方式，Lynx做了一层封装，可以对method id进行保存，这样查找只会在第一次调用的时候执行，节约整体调用时间 , 具体可以base/android/android_jni.h 中查看。

同时Lynx也对jobject进行了自动引用的处理，在不再使用jobject对象的时候会自动进行DeleteLocalRef，避免忘记释放后local ref过多超出最大值的情况，具体可以在 base/android/scoped_java_ref.h 中查看。

如何在已有工程中使用

git clone https://github.com/hxxft/lynx-native.git

抽取所需文件并将文件添加入CMakeLists.txt

base/android/android_jni.h

base/android/android_jni.cc

base/android/java_type.h

base/android/java_type.cc

base/android/scoped_java_ref.h

base/android/scoped_java_ref.cc

抽取build文件夹,将jni_load.cc加入CMakeLists.txt，并根据需求修改此文件

修改jni_files加入需要自动生成JNI代码的Java文件

编写Java文件，使用前面讲解时使用的方法注释函数或者修饰方法

修改prebuild.sh中ROOT_LYNX_JAVA_PATH等路径，根据自己工程配置进行修改

在编译之前执行prebuild.sh生成所需要的文件

总结

这篇文章主要介绍Lynx的JNI自动生成的方法，自动生成的方法省去了大部分重复代码，因此在编写代码过程中可以专注于方法的实现上，对需要使用JNI的工程来说，可以提供巨大的便利。

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