目录

1. 什么是 JNI？
2. 为什么在 Android 中使用 JNI？
3. JNI 开发完整流程
   • 在 Java/Kotlin 中声明 native 方法
   • 生成 JNI 头文件（.h）
   • 实现 C/C++ 方法（.c 或 .cpp）
   • 配置 CMake 构建脚本
   • 加载 C/C++ 库并调用
4. 一个完整的实战示例
   • 创建项目
   • 编写 Java 代码
   • 生成和编写 C++ 代码
   • 配置 CMake
   • 调用与测试
5. JNI 常用数据类型和方法映射
6. 进阶与最佳实践
   • 处理字符串 (jstring)
   • 异常处理
   • 使用 C++ (C++风格的调用)
   • 日志输出 (__android_log_print)

什么是 JNI？

JNI (Java Native Interface) 是一个标准的编程接口，它允许运行在 Java 虚拟机 (JVM) 中的 Java 代码与其他语言（主要是 C 和 C++）编写的代码进行交互，它是一座连接 Java 世界和 C/C++ 世界的桥梁。

为什么在 Android 中使用 JNI？

在 Android 开发中，使用 JNI 主要有以下原因：

• 性能优化：对于计算密集型任务，如图形处理、物理模拟、音视频编解码等，用 C/C++ 实现比 Java/Kotlin 快得多。
• 访问硬件/系统 API：Android 系统的一些底层功能（如访问传感器原始数据、自定义驱动等）没有提供 Java API，只能通过 C/C++ 调用。
• 复用现有库：很多成熟的、高效的库都是用 C/C++ 编写的（OpenCV, FFmpeg），通过 JNI 可以直接在 Android 项目中使用它们，而无需重新编写。
• 保护代码：核心算法或逻辑放在 C/C++ 中，比在 Java/Kotlin 中更难被反编译和窃取。

JNI 开发完整流程

假设我们已经在 Android Studio 中创建了一个新的项目。

在 Java/Kotlin 中声明 native 方法

在 Java 或 Kotlin 类中声明一个或多个 native 方法，这些方法没有具体的实现，只是一个声明。

// 在 com.example.jnidemo 包下的 JniUtils.java 文件中
package com.example.jnidemo;
public class JniUtils {
    // 1. 声明一个 native 方法
    public native String stringFromJNI();
}

生成 JNI 头文件（.h）

头文件包含了 Java native 方法的 C/C++ 函数签名，你可以使用 javac 和 javah 工具（在旧版 Android Studio 中）或直接使用 Android Studio 的外部工具（推荐）来生成。

在较新的 Android Studio (CMake/NDK 集成) 中，最简单的方法是：

1. 将光标放在 native 方法声明上。
2. 按 Alt + Enter (或 Cmd + Enter on Mac)。
3. 在弹出的菜单中选择 "Copy C++ Function Signature"。
4. 你会得到类似 Java_com_example_jnidemo_JniUtils_stringFromJNI(JNIEnv *, jobject) 的函数签名，这就是你在 C/C++ 中需要实现的函数名。

或者,你可以手动创建一个 .h 文件并包含以下内容：

// com_example_jnidemo_JniUtils.h
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_example_jnidemo_JniUtils */
#ifndef _Included_com_example_jnidemo_JniUtils
#define _Included_com_example_jnidemo_JniUtils
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_example_jnidemo_JniUtils
 * Method:    stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_jnidemo_JniUtils_stringFromJNI
  (JNIEnv *, jobject);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

函数名规则：Java_ + 包名（用下划线 _ 分隔） + 类名 + **方法名`。

实现 C/C++ 方法（.c 或 .cpp）

创建一个 C 或 C++ 源文件（native-lib.cpp），并实现你在头文件中定义的函数。

// native-lib.cpp
#include <jni.h>
#include <string>
#include <android/log.h> // 用于在 logcat 中打印日志
#define TAG "JniDemo"
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, __VA_ARGS__)
// 包含我们生成的头文件 (可选，但推荐)
// #include "com_example_jnidemo_JniUtils.h"
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_example_jnidemo_JniUtils_stringFromJNI(
        JNIEnv* env,
        jobject /* this */) {
    // 创建一个 C++ 字符串
    std::string hello = "Hello from C++";
    // 将 C++ 字符串转换为 jstring (Java 字符串)
    // env->NewStringUTF() 是一个 JNI 函数
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

配置 CMake 构建脚本

这是最关键的一步,你需要告诉 Android 的构建系统如何编译你的 C/C++ 代码。

1. 在 app 模块的 build.gradle 文件中，确保 ndkVersion 和 externalNativeBuild 已配置：

   // app/build.gradle
   android {
       // ... 其他配置
       defaultConfig {
           // ... 其他配置
           externalNativeBuild {
               cmake {
                   cppFlags ""
                   // 可以指定 ABI 架构
                   // abiFilters 'armeabi-v7a', 'arm64-v8a', 'x86', 'x86_64'
               }
           }
           ndkVersion "25.1.8937393" // 使用你安装的 NDK 版本
       }
       // ... 其他配置
       // 指定 CMakeLists.txt 文件的位置
       externalNativeBuild {
           cmake {
               path "src/main/cpp/CMakeLists.txt"
               version "3.18.1" // 使用你安装的 CMake 版本
           }
       }
   }

2. 在 app/src/main/cpp/ 目录下创建 CMakeLists.txt 文件：

   # CMakeLists.txt
   # 设置 C++ 标准
   cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
   # 定义你的 native 库
   # SHARED 表示生成一个 .so (共享库) 文件
   add_library(
           native-lib           # 库的名字
           SHARED               # 库的类型
           native-lib.cpp)      # 源文件列表
   # 找到 Android 的 log 库
   find_library(
           log-lib
           log)
   # 将 log 库链接到你的 native-lib
   # 这样你就可以在 C++ 代码中使用 __android_log_print 了
   target_link_libraries(
           native-lib
           ${log-lib})

加载 C/C++ 库并调用

在你的 Java/Kotlin 代码中加载库并调用 native 方法。

// 在你的 Activity 或其他地方
package com.example.jnidemo;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    // 加载名为 "native-lib" 的库
    // 这个名字必须和 CMakeLists.txt 中 add_library 的第一个参数一致
    static {
        System.loadLibrary("native-lib");
    }
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        TextView tv = findViewById(R.id.sample_text);
        // 调用 native 方法
        String hello = JniUtils.stringFromJNI();
        tv.setText(hello);
        // 测试一下 Toast
        Toast.makeText(this, "Toast from Java!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
}

运行你的 App，你应该能在屏幕上看到 "Hello from C++"，并且在 Logcat 中能看到通过 __android_log_print 打印的日志。

一个完整的实战示例（传递参数