Android native調用分析(JNI)

1. 爲什麼需要native？

2. java層(或者說dalvik)如何識別native函數？

3. java層到native的調用是如何實現的？

4. java和native工作在同一進程嗎？

5. native 受dalvik管理嗎？

帶着這些問題，接下來逐步去分析總結，相信是會有收穫的。

一、爲什麼需要native。

       1.  不可反編譯。native 編譯出來的是目標代碼，不可反編譯。java編譯出來的中間代碼可反編譯，可反編譯可能會導致自己設計思想或者設計算法泄露，很多商業公司是極力避免的。

       2. 執行速度快。native 代碼一般用c/c++ 實現，執行速度上要比java快些。

       3. 方便移植。有些應用在沒有android之前，都是用c/c++ 開發的，那麼現在要移植到android上，直接移植到native層就不需要另外編寫java代碼，省時省力。

二、java(或者說dalvik)如何識別native函數

       native函數聲明會帶有native字符，如下例子：

             private static native long nativeInit(InputManagerService service,
            Context context, MessageQueue messageQueue);

       這樣編譯的時候就把這個native標誌位加入到java 函數符號表裏，這樣就可以和普通的函數區分開了，運行過程虛擬機執行到native函數時就會切換到native執行環境。執行環境是如何切換的呢？還沒研究過。

            

三、java到native的調用是如何實現的

     1. 每個虛擬機進程都對應一個JNI環境(JNIEnv)

     2. 每個native方法都需要向這個JNI環境測試註冊

     3. 這些native方法及實現會被編譯成一個動態庫

     4.java層在執行到native代碼前需要把這個動態庫load進來。之後整個虛擬機進程的JNI環境就包含了native方法入口。

     5. java層在執行到native代碼時就能通過JNI環境知道native層對應實現。

     接下以事件輸入系統爲例做下分析：

    1. native 方法定義數組，格式如下，第一個字段對應的是在java層函數名，第二個是函數形式參數縮寫，第三個是native層對應的函數名。

     

        java 層函數形參和native層是有區別的，需要做轉換。下面是基本類型轉換

縮寫	native 層	java 層
V	void	void
Z	jboolean	boolean
I	jint	int
J	jlong	long
D	jdouble	double
F	jfloat	float
B	jbyte	byte
C	jchar	char
S	jshort	short
[I	jintArray	int[]
[F	jfloatArray	float[]
[B	jbyteArray	byte[]
[C	jcharArray	char[]
[S	jshortArray	short[]
[D	jdoubleArray	double[]
[J	jlongArray	long[]
[Z	jbooleanArray	Boolean[]

對象類型轉換：

如下 (JLandroid/view/InputEvent 表示轉下來的是一個java 對象類型

{ "nativeInjectInputEvent", "(JLandroid/view/InputEvent;IIIIII)I",

(void*) nativeInjectInputEvent },

如下Ljava/lang/String 是java字符串類型

"processDirectory",

"(Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V",

(void *)android_media_MediaScanner_processDirectory

在native中需要做如下轉換 const char *pathStr = env->GetStringUTFChars(path, NULL);

2. 註冊方法

第一行把gInputManagerMethods 方法註冊到JNI環境裏，jniRegisterNativeMethods 函數第二個參數意思是這些方法和java層com/android/server/input/InputManagerService 類對應，也就是說將在java層的InputManagerService 類調用這些native方法。

第四行開始做java層到native層的映射，因爲消息不僅僅從java層傳遞到native層，還有可能從native層傳到java層。

FIND_CLASS用來找到java層對應的類；

GET_METHOD_ID 用來找到java層這個類裏對應的方法，並保存起來，如gServiceClassInfo.notifyConfigurationChanged。之後native層就可以直接通過gServiceClassInfo.notifyConfigurationChanged 給java層專遞消息了，其實就是調用java層代碼。

3. 編譯成動態庫

InputManager native層最終會被編譯到libandroid_servers裏面，並放在system/lib下。

4. 加載動態庫。

libandroid_servers 在systemServer裏面加載。這裏只需要提供模塊名就可以了，系統會自動搜索應用lib 目錄下和 vendor/lib system/lib 下是否有對應的庫。

四、 java和native工作在同一進程，一個應用對應一個進程，native是由應用進程load的進來並啓動的，所以肯定都是在同一個進程運行，在同一個進程空間。

五、 native 受dalvik管理嗎

我理解native和dalvik是同一等級的東西，不受dalvik管理。dalvik是用來對java代碼進行解析執行，同時負責堆棧管理，線程管理，對象生命週期管理，內存分配垃圾回收等。dalvik 虛擬機本身也是基於c/c++ 編寫的，是可執行的目標文件，native 層同樣也是可執行的目標文件，所以它們應該是平級的，由linux系統管理運行。因此native層的內存管理，線程管理也是由linux系統管理的。