Использование Java Native Interface (JNI) и кросплатформенных C/C++ реализаций в Java/Android
0 likes1,376 views
Документ обсуждает использование Java Native Interface (JNI) и Android Native Development Kit (NDK) для интеграции C/C++ кода в Android-приложения. Он охватывает темы, такие как настройка окружения, вызовы методов между Java и C/C++, а также различные аспекты оптимизации и отладки кода на C/C++. Документ также содержит примеры кода и объясняет ограничения работы с JNI/NDK в Android.
![- Логгирование
__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG,__VA_ARGS__)
- StackTrace в LogCat
Dalvik:
F/libc (17861): invalid address or address of corrupt block 0x7f51ce50 passed to dlfree
F/libc (17861): Fatal signal 11 (SIGSEGV) at 0xdeadbaad (code=1), thread 29266 (Thread-9488)
ART:
A/art(21149): sart/runtime/check_jni.cc:65] JNI DETECTED ERROR IN APPLICATION: input is not valid Modified UTF-8: illegal
start byte 0xa3
….
A/art(21149): sart/runtime/check_jni.cc:65] native: #07 pc 000bfaad /system/lib/libart.so (art::CheckJNI::NewStringUTF
(_JNIEnv*, char const*)+44)
A/art(21149): sart/runtime/check_jni.cc:65] native: #08 pc 00008fbb /data/app/com.stickypassword.android-
1/lib/arm/libSPCAgent.so (setValue(_jobject*, int, long, char*, char*)+202)
A/art(21149): sart/runtime/check_jni.cc:65] native: #09 pc 00009ac7 /data/app/com.stickypassword.android-
1/lib/arm/libSPCAgent.so (Java_com_spc_SPCManager_GetAuthCredentialsV2+82)
Отладка](https://image.slidesharecdn.com/androidndkjni-150807131934-lva1-app6891/85/Java-Native-Interface-JNI-C-C-Java-Android-14-320.jpg)
Использование Java Native Interface (JNI) и кросплатформенных C/C++ реализаций в Java/Android
- 1. Android NDK & JNI Использование Java Native Interface (JNI) и кросплатформенных C/C++ реализаций в Java (Android) Sergey Komlach GDG Kremenchuk, StickyPassword Skype: s.komlach sergey.komlach@stickypassword.com
- 2. ● Что такое JNI/NDK? Быстродействие, много готовых либ, платформозависимость, не- "Write once, run anywhere" (WORA), аналогия с Reflection, используемые типы и вызовы ● Настройка окружения (NDK x 2), отладка, поддержка и тестирование всех платформ ● Пример простейшей реализации Java → C. ● Вызов из С++ метода Java как колбека (Java interface) ● Особенности выполнения кода (BlackBerry10 (mktime()), IntelAtom, х64), tmpdir(), флаги оптимизации, порезаный Bionic и прочие либы в Андроид, удаление SO-шек на Sony при апдейте Рассмотрим….
- 3. Wiki: Java Native Interface (JNI) — стандартный механизм для запуска кода, под управлением виртуальной машины Java (JVM), который написан на языках С/С++ или Ассемблера, и скомпонован в виде динамических библиотек, позволяет не использовать статическое связывание. Это даёт возможность вызова функции С/С++ из программы на Java, и наоборот. Более ранние интерфейсы, в отличие от JNI, не удовлетворяли условию двоичной совместимости. Wiki: В 2009 году в дополнение к ADT был опубликован Android Native Development Kit (NDK) — пакет инструментариев и библиотек, позволяющий реализовать часть приложения на языке С/С++. NDK рекомендуется использовать для разработки участков кода, критичных к скорости. Реально же наиболее частое применение: Работа с OpenGL ES Использование кросс-платформенных игровых движков, например Cocos2Dx Использование уже написанного на C/C++ кода (а его ох как дофига написано!). Часто, это работа с мультимедиа, например FFMPEG, libpng или наукоемкие вещи типа openCV «Обход» «бутылочного горлышка» в программе (UP! «тяжелых» процессов) Кроссплатформенное (повторное) использование кода JNI/NDK
- 4. Работа с NDK на порядок усложняет разработку. - Разработчик должен понимать Java (само собой) - С/С++ (особенно внимание на память, указатели, треды/семафоры и т.д) - команды и принципы работы JVM (очень пригодится если вы уже работали с Reflection) Class cls = sample1.getClass(); try { cls.getDeclaredMethod("print", String.class).invoke(sample1, "sample class"); cls.getDeclaredMethod("print", String.class).invoke(sample1, "test string"); cls.getDeclaredMethod("print", null).invoke(sample2, null); cls.getDeclaredMethod("print", null).invoke(sample3, null); } catch (Exception e) {} - Нужно учитывать большое количество ограничений JNI в Android (порезаные библиотека, размеры типов, «пустышки» реализаций) - Сложная настройка среды и особенно отладка Таким образом, работа с NDK чаще всего представляем из себя процесс (часто — мучительный) сборки некой библиотеки и написиние оберток (wrappers) на нативные методы. В тоже время, сейчас есть возможность ваять приложение практически без использования Java, используя NativeActivity (API 9 и выше).
- 5. package com.example; public class NativeTest{ static { System.loadLibrary("nativetest"); // libs/armeabi-v7a/libnativetest.so } public native boolean testMethod(int arg); } JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_com_example_NativeTest_testMethod (JNIEnv *env, jobject caller, jint arg); JNIEXPORT — необходимый для JNI модификатор. Типы данных с префиксом «j»: jdouble, jobject, jstring etc — это «отражения» объектов и типов Java в C/C++. Именование
- 6. jstring JAVA_JNI_This_1Is_1Native_00024Wrapper_00024_000408_000413_000397(...) Дело в том, что _1 это аналог нижнего подчёркивания. _00024 это символ $, то есть может как разделитель внутреннего класса использоваться. _00408, 0xxxx, это код в юникоде. В итоге получается: class JNI { static class This_Is_Native { static class Wrapper$ { static String Юникод(...) } Именование, часть 2
- 7. Java JNI JNI array Code Array Code boolean jboolean jbooleanArray Z [Z byte jbyte jbyteArray B [B char jchar jcharArray C [C double jdouble jdoubleArray D [D float jfloat jfloatArray F [F int jint jintArray I [I long jlong jlongArray J [J short jshort jshortArray S [S Object/Class/ String jobject/jclass/ jstring jobjectArray/-/- L/L/L [L/[L/[L void void - V -
- 8. Внутренности JNI в Android
- 9. ● Устаналивается APK ● Если внутри находятся SO-файлы (аналог DLL) они копируются в /data/data/apppackage/app_lib/*.so ● При первом обращении к классу, использующему нативные библиотеки, последние загружаются через System.load(«name») ● Библиотека «живет» пока не будет завершено приложение Как работает взаимодействие между Java и Native
- 10. ● Качаем NDK. При чем если хотим все платформы, то нужно NDK x32 (для arm6, arm7a, x86 & mips) и NDK x64 (arm8, x86_64 & mips_64 и все х32) ● Устанавливаем окружение (путь к папке NDK) ● «цепляем» в IDE С чего начинается NDK
- 11. javah создает файлы заголовков и исходники C из Java класса. Эти файлы обеспечивают связь, которая позволит взаимодействовать вашему Java и C коду javah -classpath bin/classes -jni -d jni com.my.javaclass javah
- 12. Application.mk APP_PLATFORM := android-9 APP_STL := stlport_static APP_ABI := all32 APP_CPPFLAGS += -std=c++11 Android.mk LOCAL_PATH := $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) LOCAL_CPP_FEATURES += rtti # Enable exceptions in Android.mk LOCAL_CPP_FEATURES += exceptions # Enable exceptions in Android.mk LOCAL_LDLIBS := -llog -lz LOCAL_MODULE := nativeTest LOCAL_CFLAGS := -DANDROID -O3 -pipe LOCAL_CXXFLAGS := -DANDROID -O3 -pipe LOCAL_SRC_FILES :=com_test.cpp Android.mk & Application.mk
- 14. - Логгирование __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,LOG_TAG,__VA_ARGS__) - StackTrace в LogCat Dalvik: F/libc (17861): invalid address or address of corrupt block 0x7f51ce50 passed to dlfree F/libc (17861): Fatal signal 11 (SIGSEGV) at 0xdeadbaad (code=1), thread 29266 (Thread-9488) ART: A/art(21149): sart/runtime/check_jni.cc:65] JNI DETECTED ERROR IN APPLICATION: input is not valid Modified UTF-8: illegal start byte 0xa3 …. A/art(21149): sart/runtime/check_jni.cc:65] native: #07 pc 000bfaad /system/lib/libart.so (art::CheckJNI::NewStringUTF (_JNIEnv*, char const*)+44) A/art(21149): sart/runtime/check_jni.cc:65] native: #08 pc 00008fbb /data/app/com.stickypassword.android- 1/lib/arm/libSPCAgent.so (setValue(_jobject*, int, long, char*, char*)+202) A/art(21149): sart/runtime/check_jni.cc:65] native: #09 pc 00009ac7 /data/app/com.stickypassword.android- 1/lib/arm/libSPCAgent.so (Java_com_spc_SPCManager_GetAuthCredentialsV2+82) Отладка
- 15. GDB (GNU Debugger) — переносимый отладчик проекта GNU, который работает на многих UNIX- подобных системах и умеет производить отладку многих языков программирования, включая Си, C++, Free Pascal, FreeBASIC, Ada и Фортран. GDB — свободное программное обеспечение, распространяемое по лицензии GPL. GDB
- 16. package com.example.testsimplycall; public class NativeTest { static { try{ // == Runtime.getRuntime().loadLibrary("testSimplyCall"); System.loadLibrary("testSimplyCall"); } catch (UnsatisfiedLinkError err){ //need catch exception err.printStackTrace(); } } public native void testMePlz(String msg); }
- 17. project/jni/com_example_testsimplycall_NativeTest.h /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> #ifndef _Included_com_example_testsimplycall_NativeTest #define _Included_com_example_testsimplycall_NativeTest #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_testsimplycall_NativeTest_testMePlz(JNIEnv *env,jobject jobj, jstring msg); #ifdef __cplusplus } #endif #endif project/jni/com_example_testsimplycall_NativeTest.cpp #include <def.h> #include <jni.h> #include "com_example_testsimplycall_NativeTest.h" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_testsimplycall_NativeTest_testMePlz(JNIEnv *env, jobject jobj, jstring msg){ jboolean isCopy; const char * Str; Str = env->GetStringUTFChars(msg, &isCopy); LOGI("string = "%s"",Str); }
- 18. package com.example.testcallback; import android.util.Log; public interface NativeCallback { public void print(String str); } public class NativeTest { static { try{ System.loadLibrary("testCallback"); } catch (UnsatisfiedLinkError err){ err.printStackTrace(); } } public NativeCallback nativecallback = new NativeCallback(){ @Override public void print(String str) { Log.d("JAVA_CALLBACK", str); }}; public native void testMePlz(String msg); public native void SetListener(NativeCallback javacallback); }
- 19. /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> #ifndef _Included_com_example_testcallback_NativeTest #define _Included_com_example_testcallback_NativeTest #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_testcallback_NativeTest_testMePlz(JNIEnv *env, jobject jobj, jstring msg); JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_testcallback_NativeTest_SetListener( JNIEnv *env, jobject jobj, jobject callback); #ifdef __cplusplus } #endif #endif
- 20. #include <jni.h> #include <string.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "com_example_testcallback_NativeTest.h" jobject javaCallback; JavaVM* mJVM; /* Reference to Java-object*/ JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM *jvm, void *reserved) { mJVM = jvm; return JNI_VERSION_1_2; } JNIEnv* getJniEnv() { JavaVMAttachArgs attachArgs; attachArgs.version = JNI_VERSION_1_2; attachArgs.name = ">>>NativeThread__Any"; attachArgs.group = NULL; JNIEnv* env; if (mJVM->AttachCurrentThread(&env, &attachArgs) != JNI_OK) { env = NULL; } return env; }
- 21. void printToLogcat(const char* msg) { JNIEnv* pEnv = getJniEnv(); jclass javaClass = pEnv->GetObjectClass(javaCallback); if (javaClass != NULL) { jmethodID javaMethodID = pEnv->GetMethodID(javaClass, "print","(Ljava/lang/String;)V"); jstring logmsg = pEnv->NewStringUTF(msg); if (logmsg != NULL) { pEnv->CallVoidMethod(javaCallback, javaMethodID, logmsg); pEnv->DeleteLocalRef(logmsg); logmsg = NULL; } pEnv->DeleteLocalRef(javaClass); javaClass = NULL; } } JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_testcallback_NativeTest_SetListener( JNIEnv *env, jobject jobj, jobject callback) { if(javaCallback) env->DeleteGlobalRef(javaCallback); javaCallback = env->NewGlobalRef(callback); } JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_testcallback_NativeTest_testMePlz(JNIEnv *env,jobject jobj, jstring msg){ jboolean isCopy; const char * Str; Str = env->GetStringUTFChars(msg, &isCopy); printToLogcat(Str); }
- 22. ● Blackberry10 (mktime) ● ARM & Intel ● NDK X32 & х64 ● Android L & 5.0 (копирование массивов) ● tmpdir()/tmpfile() ● флаги оптимизации ( -03,-Ofast, -SSE etc) ● порезаный Bionic и прочие либы в Андроид ● *.so на Sony ● Проблема 01.01.2037 Грабли
- 23. Android NDK & JNI Использование Java Native Interface (JNI) и кросплатформенных C/C++ реализаций в Java (Android) Q/A Sergey Komlach GDG Kremenchuk, StickyPassword Skype: s.komlach sergey.komlach@stickypassword.com