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Android JNI开发指南

article 2025/2/27 19:33:35

了解Android JNI开发。首先，我需要回忆一下JNI的基本概念和作用。JNI允许Java代码与本地代码（如C/C++）交互，这在需要高性能或者使用现有C/C++库时非常有用。

接下来，我应该整理开发步骤。用户可能想知道如何开始，所以需要从配置开发环境讲起，比如安装NDK和CMake。然后，可能需要创建一个JNI接口，也就是Java类中的native方法，接着生成对应的头文件。这里要注意javah命令或者使用Android Studio自动生成的情况。

然后，编写C/C++实现部分。这部分需要详细说明如何实现native方法，并且如何处理Java与本地代码之间的数据转换，比如jstring转char*。同时，要提到异常处理，比如检查异常，避免崩溃。

接下来是编译和配置，比如编写CMakeLists.txt文件，以及在build.gradle中配置NDK路径和CMake参数。这部分可能会比较复杂，用户容易在这里出错，所以要给出示例代码，并说明每个部分的作用。

然后是加载本地库和调用native方法，这里需要强调System.loadLibrary的正确使用，以及包名和库名之间的关系，避免常见的加载失败问题。

高级部分应该包括数据类型的转换，比如数组、对象等的处理，以及回调Java方法。这里可能需要用到的JNI函数如GetMethodID和CallVoidMethod。异常处理部分要提醒用户及时检查异常，并处理可能的错误。

性能优化方面，要提到避免频繁的JNI调用，局部引用和全局引用的正确管理，防止内存泄漏。同时，多线程环境下使用JNI的注意事项，比如AttachCurrentThread和DetachCurrentThread的使用。

调试技巧也很重要，比如使用__android_log_print输出日志，在Android Studio中调试C/C++代码的步骤，以及处理崩溃时的addr2line工具使用。

最后，常见问题部分需要涵盖UnsatisfiedLinkError的可能原因，比如库名不正确或ABI不匹配，JNI引用管理的问题，以及如何解决类型签名错误。

整个过程中，需要确保语言简洁，示例清晰，避免过于复杂的术语，让新手也能理解。同时，提醒用户注意安全性和性能，比如不要阻塞JNI调用，避免内存泄漏等。可能还需要检查是否有遗漏的部分，比如JNIEnv指针的使用，或者不同Android版本的支持情况。总之，要覆盖用户在使用JNI开发时可能遇到的主要问题和步骤，帮助他们顺利入门并避免常见错误。

Android JNI（Java Native Interface）开发允许你在Java/Kotlin代码中调用C/C++编写的本地代码，常用于性能优化、复用现有C/C++库或访问底层硬件。以下是关键步骤和注意事项：

1. 环境配置

安装NDK：在Android Studio中通过SDK Manager安装NDK（Native Development Kit）和CMake。

配置build.gradle：

android {
    defaultConfig {
        externalNativeBuild {
            cmake {
                cppFlags "-std=c++11"
            }
        }
        ndk {
            abiFilters "armeabi-v7a", "arm64-v8a" // 指定支持的ABI
        }
    }
    externalNativeBuild {
        cmake {
            path "CMakeLists.txt" // 指定CMake配置文件
        }
    }
}

2. 创建JNI接口

Java/Kotlin声明Native方法：

public class NativeHelper {
    static {
        System.loadLibrary("native-lib"); // 加载动态库（无需前缀lib）
    }
    public static native String stringFromJNI();
}

3. 生成头文件（可选）

使用javac -h生成头文件：
```
javac NativeHelper.java
javac -h ./jni/ NativeHelper.java
```
生成的头文件（如com_example_NativeHelper.h）包含需要实现的函数签名。

4. 实现C/C++代码

示例native-lib.cpp：

#include <jni.h>
#include <string>

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_example_NativeHelper_stringFromJNI(JNIEnv* env, jclass clazz) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

函数命名规则：Java_包名_类名_方法名
参数说明：
- JNIEnv*：JNI环境指针，提供访问Java的接口。
- jclass（静态方法）或 jobject（实例方法）：调用者的类或对象。

5. 配置CMake（CMakeLists.txt）

cmake_minimum_required(VERSION 3.10.2)
project("native-lib")

add_library(
    native-lib             # 库名（与System.loadLibrary中一致）
    SHARED
    native-lib.cpp        # 源文件
)

find_library(
    log-lib
    log
)

target_link_libraries(
    native-lib
    ${log-lib}
)

6. 数据类型转换

基本类型：jint, jboolean, jdouble等直接对应Java类型。

字符串转换：

// Java String → C字符串
const char* str = env->GetStringUTFChars(javaStr, nullptr);
env->ReleaseStringUTFChars(javaStr, str); // 释放资源

// C字符串 → Java String
jstring result = env->NewStringUTF("Hello JNI");

数组处理：使用Get<Type>ArrayElements和Release<Type>ArrayElements。

7. 回调Java方法

// 获取类和方法ID
jclass clazz = env->FindClass("com/example/NativeHelper");
jmethodID method = env->GetStaticMethodID(clazz, "callback", "(I)V");

// 调用Java静态方法
env->CallStaticVoidMethod(clazz, method, 123);

8. 异常处理

检查异常：

if (env->ExceptionCheck()) {
    env->ExceptionDescribe(); // 打印异常信息
    env->ExceptionClear();    // 清除异常
}

抛出自定义异常：

jclass exClazz = env->FindClass("java/lang/IllegalArgumentException");
env->ThrowNew(exClazz, "Invalid argument");

9. 调试与日志

输出日志：

#include <android/log.h>
#define LOG_TAG "JNI_LOG"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

LOGD("Debug message: %d", value);

Android Studio调试：在C/C++代码中设置断点，选择“Debug”模式运行。

10. 常见问题

UnsatisfiedLinkError：
- 库名不匹配（如名称错误或忘记System.loadLibrary）。
- ABI不兼容（确保设备架构在abiFilters中）。
内存泄漏：及时释放局部引用（或使用env->DeleteLocalRef）。
类型签名错误：使用javap -s查看方法的签名：
```
javap -s com.example.NativeHelper
```