鴻蒙應用Native SDK C++ （JNI）開發實戰
什么是鴻蒙Native SDK
- Native SDK是一套工具，使您能夠在 HarmonyOS 應用中使用 C 和 C++ 代碼，并提供眾多平臺庫，Native SDK 可能不適合大多數編程初學者，這些初學者只需使用 Java /JS代碼和框架 API 開發應用。然而，如果需要實現以下一個或多個目標，那么 Native SDK 就能派上用場：
- 可以進一步提升設備性能，以降低延遲或運行游戲、物理模擬等計算密集型應用。
- 重復使用您自己或其他開發者的 C 或 C++ 庫。
HarmonyOS提供了一些圖形圖像、日志、媒體等相關的Native API。
1 鴻蒙NDK開發環境準備
1.1 開發工具DevEco studio安裝
- 確認安裝好開發工具DevEco studio，版本需要支持Native SDK的
- 本文章的版本是 DevEco studio 2.2.0.200
- 工具到鴻蒙官網下載，如果已經沒有2.2版本可以到hmxt.club下載
1.2 設置安裝Native SDK(NDK)
第一次安裝，正常默認安裝了NDK，如需要修改版本，點擊左下角Configure 進入設置。
如果已經打開項目則選中DevEco studio的菜單File->Settings。
2 第一個鴻蒙應用NDK示例
2.1 創建第一個HamonyOs Native C++項目
2.2 Native C++項目的文件分析
2.2.1 build.gradle 鴻蒙app項目配置
- 路徑entry/build.gradle
- 配置編譯的CPU對應的架構 arm64-v8a
- 配置C++項目編譯用的cmake文件 src/main/cpp/CMakeLists.txt
- 配置C++ 編譯參數-指定C++ 版本 -std=c++17
2.2.2 CMakeList.txt (C++項目文件)
- 路徑 entry/src/main/cpp/CMakeList.txt
- add_library(hello SHARED hello.cpp)
- 輸出為動態庫 指定c++源碼文件
- target_link_libraries(hello libhilog_ndk.z.so)
- 設定項目依賴的庫
2.2.3 ndk c++源碼(jni.h)
- 路徑 entry/src/main/cpp/hello.cpp
- 通過函數名稱對應java調用
- 引用jni.h與java交互
- #include <jni.h>
- #include <string>
- #include <Hilog/log.h>
- extern "C"
- JNIEXPORT jstring JNICALL
- Java_com_example_myapplication_slice_MainAbilitySlice_stringFromJNI(JNIEnv* env, jobject obj) {
- std::string hello = "Hello from JNI C++ codes";
- int len = hello.size();
- jchar res[len];
- for (int i = 0; i < len; i++) {
- res[i] = (jchar)hello[i];
- }
- return env->NewString(res, len);
- }
2.2.4 ndk java源碼
- 文件名 MainAbilitySlice.java
- System.loadLibrary(“hello”);
- 導入c++動態庫
- C++函數與java函數綁定
假定java函數名為 public native String stringFromJNI(); 那 java_命名空間_類名_函數 = C語言函數 ，所以c++函數名為Java_com_example_myapplication_slice_MainAbilitySlice_stringFromJNI(JNIEnv* env, jobject obj)，后面的參數對應java的線程環境和調用stringFromJNI函數的對象。
3 Native SDK (NDK)原生的C++接口分析
- 在上一章創建項目后，本章分析下c++能夠調用哪些接口、c++程序的編譯流程、庫和編譯工具所在路徑。
3.1 官方Native API參考
官方直接提供了api的參考，目前鴻蒙自身的接口支持得還不多。
3.2 Native API支持得標準庫
3.3 分析鴻蒙native SDK 工具和庫
在DevEco studio的菜單File->Project Structure進入可以看到，項目引用的ndk的路徑，并且可以設置修改ndk的版本，本文選擇了2.2.0.1版本的ndk。
進入ndk目錄可以看到：
其中llvm目錄下是編譯工具鏈，包含編譯工具和C/C++ 庫，進入llvm/bin后可以看到編譯的工具是clang 和clang++。
sysroot是系統庫和頭文件路徑。
通過頭文件和庫文件可以看到OpenGLES 三維渲染 OpenSLES 原始音頻 也是支持的，原生音頻opensles已測可以正常調用，OpenGLES 三維渲染沒有調用測試，但是通過鴻蒙ndk工具已經成功編譯開源的三維引擎。
NDK配置 cmake說明
JNI實現C++與java交互
4 JNI入門
4.1 什么是JNI
- JNI 是指 Java 原生接口。它定義了Java編譯的字節碼與原生代碼(使用 C/C++ 編寫)互動的方式。JNI 不依賴于供應商，支持從動態共享庫加載代碼。
4.2 JNI開發原則
- 盡可能減少跨 JNI 層傳遞資源的次數
- 盡可能避免JAVA與C++異步通信
- 盡可能減少需要接觸 JNI 或被 JNI 接觸的線程數
- 將接口代碼保存在少量易于識別的 C++ 和 Java 源位置，以便將來進行重構
4.3 JavaVM 和 JNIEnv
JavaVM
- Java語言的執行環境是Java虛擬機(JVM)，每個JVM虛擬機都在本地環境中有一個JavaVM結構體，JavaVM是Java虛擬機在JNI層的代表，JNI全局僅僅有一個JavaVM結構中封裝了一些函數指針(或叫函數表結構)，JavaVM中封裝的這些函數指針主要是對JVM操作接口。
JNIEnv
- 每個線程對應一個JNIEnv結構
- JNIEnv 提供了大部分 JNI 函數。原生函數第一個參數都是JNIEnv
- 您無法在線程之間共享 JNIEnv
- 可以使用 AttachCurrentThread() 或 AttachCurrentThreadAsDaemon() 函數附加通過 pthread_create() 或 std::thread 啟動的線程。
- 在附加之前，線程不包含任何 JNIEnv，也無法調用 JNI
- JNI 附加的線程在退出之前必須調用 DetachCurrentThread()
4.4 jclass、jmethodID 和 jfieldID
- 分別對應java中的類、成員函數和成員變量。
- 傳遞給原生方法的每個參數，以及 JNI函數返回的幾乎每個對象都屬于“局部引用”。這意味著，局部引用在當前線程中的當前原生方法運行期間有效。在原生方法返回后，即使對象本身繼續存在，該引用也無效。
- 獲取非局部引用的唯一方法是通過 NewGlobalRef 和 NewWeakGlobalRef 函數。
JNI CMake ninja NDK c++ java的關系
結束
更多jni接口參數可以直接查看java的手冊
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