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Android Studio C++/JNI/Kotlin 示例 三

ai 2025/7/15 15:18:33

 Android JNI 回调示例，展示了本地 C++ 代码如何通过 JNI 回调 Java 层接口。

MainActivity.kt

package com.demo.learn2import android.os.Bundle
import android.os.Handler
import android.os.Looper
import android.util.Log
import androidx.activity.ComponentActivityclass MainActivity : ComponentActivity() {// 用于存储本地对象的指针private var nativeWorkerPtr: Long = 0  // 初始化为 0// 加载本地库init {System.loadLibrary("native_code")}// 本地方法声明external fun startNativeThread(callback: NativeCallback)external fun stopNativeThread()// 回调接口interface NativeCallback {fun onProgressUpdate(progress: Int)fun onMessageReceived(message: String)fun onError(errorCode: Int, errorMessage: String)}override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)// 创建回调实现val callback = object : NativeCallback {override fun onProgressUpdate(progress: Int) {Log.d("JNICallback", "Progress updated: $progress%")}override fun onMessageReceived(message: String) {Log.d("JNICallback", "Message received: $message")}override fun onError(errorCode: Int, errorMessage: String) {Log.e("JNICallback", "Error $errorCode: $errorMessage")}}// 启动本地线程startNativeThread(callback)// 10秒后停止线程（示例）Handler(Looper.getMainLooper()).postDelayed({stopNativeThread()}, 10000)}
}

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)  # 启用C++11支持project("native_code") #定义项目名称为 "native_code"
add_library(native_codeSHAREDnative_code.cppnative_code.h
)#设置头文件搜索路径
target_include_directories(native_code # 目标库名称PRIVATE # 表示这些路径仅用于构建该库${CMAKE_SOURCE_DIR} # CMake 变量，表示项目根目录
)find_library(log-liblog
)target_link_libraries(native_codeandroid # 链接 Android NDK 平台库${log-lib}
)


native_code.h

#ifndef LEARN2_NATIVE_CODE_H
#define LEARN2_NATIVE_CODE_H#include <jni.h>
#include <string>
#include <thread>
#include <atomic>class NativeWorker {
public:NativeWorker(JNIEnv* env, jobject callback);~NativeWorker();void start();void stop();bool isRunning() const;private:void run();JNIEnv* getJNIEnv(bool* attached);void detachJNIEnv(bool attached);JavaVM* jvm;jobject javaCallbackRef;jmethodID onProgressUpdateMethod;jmethodID onMessageReceivedMethod;jmethodID onErrorMethod;std::thread workerThread;std::atomic<bool> running;
};#endif //LEARN2_NATIVE_CODE_H

NativeWorker 类定义

1. 公共接口

  • 构造函数：接收 JNI 环境和 Java 回调对象

  • 析构函数：负责资源清理

  • start()：启动工作线程

  • stop()：停止工作线程

  • isRunning()：检查线程是否在运行

2. 私有成员

2.1 核心方法

  • run()：工作线程的主逻辑

  • getJNIEnv()：获取当前线程的 JNI 环境

  • detachJNIEnv()：从当前线程分离 JVM

2.2 JNI 相关成员

  • jvm：保存 JavaVM 引用，用于后续获取 JNIEnv

  • javaCallbackRef：Java 回调对象的全局引用

  • onXXXMethod：三个 Java 回调方法的 ID

2.3 线程控制成员

  • workerThread：工作线程对象

  • running：原子布尔标志，用于线程安全地控制线程运行状态

3.关键设计要点

3.1 JNI 环境管理

  1. JavaVM 保存：在构造函数中保存 JavaVM，用于后续在任何线程获取 JNIEnv

  2. 全局引用：将 Java 回调对象转换为全局引用，防止被垃圾回收

  3. 方法 ID 缓存：提前获取方法 ID 提升性能

3.2 线程安全设计

  1. 原子标志：使用 std::atomic<bool> 确保 running 标志的线程安全访问

  2. 线程生命周期：通过 start()/stop() 明确控制线程生命周期

  3. 资源清理：析构函数确保线程停止和资源释放

3.3 跨线程回调机制

  1. 全局引用：允许在不同线程回调 Java 方法

  2. JNIEnv 获取：getJNIEnv() 处理线程附加/分离

4. 典型使用场景

// JNI 函数中创建 worker
NativeWorker* worker = new NativeWorker(env, callback);
worker->start();// ...worker->stop();
delete worker;

native_code.cpp

#include "native_code.h"
#include <android/log.h>#define LOG_TAG "NativeCode"
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, __VA_ARGS__)NativeWorker::NativeWorker(JNIEnv* env, jobject callback) : running(false) {// 保存JavaVM引用env->GetJavaVM(&jvm);// 创建全局引用，防止被垃圾回收javaCallbackRef = env->NewGlobalRef(callback);// 获取回调方法IDjclass callbackClass = env->GetObjectClass(callback);onProgressUpdateMethod = env->GetMethodID(callbackClass, "onProgressUpdate", "(I)V");onMessageReceivedMethod = env->GetMethodID(callbackClass, "onMessageReceived", "(Ljava/lang/String;)V");onErrorMethod = env->GetMethodID(callbackClass, "onError", "(ILjava/lang/String;)V");if (!onProgressUpdateMethod || !onMessageReceivedMethod || !onErrorMethod) {LOGE("Failed to get method IDs");}
}NativeWorker::~NativeWorker() {stop();bool attached = false;JNIEnv* env = getJNIEnv(&attached);if (env) {env->DeleteGlobalRef(javaCallbackRef);}detachJNIEnv(attached);
}void NativeWorker::start() {if (running) return;running = true;workerThread = std::thread(&NativeWorker::run, this);
}void NativeWorker::stop() {if (!running) return;running = false;if (workerThread.joinable()) {workerThread.join();}
}bool NativeWorker::isRunning() const {return running;
}//获取当前线程的 JNI 环境，必要时附加到 JVM
JNIEnv* NativeWorker::getJNIEnv(bool* attached) {*attached = false;JNIEnv* env = nullptr;// 获取当前线程的JNIEnvjint status = jvm->GetEnv((void**)&env, JNI_VERSION_1_6);if (status == JNI_EDETACHED) {// 如果当前线程未附加到JVM，附加它if (jvm->AttachCurrentThread(&env, nullptr) == JNI_OK) {*attached = true;} else {LOGE("Failed to attach thread to JVM");return nullptr;}} else if (status != JNI_OK) {LOGE("Failed to get JNIEnv, status: %d", status);return nullptr;}return env;
}//如果需要，从当前线程分离 JVM
void NativeWorker::detachJNIEnv(bool attached) {if (attached) {jvm->DetachCurrentThread();}
}void NativeWorker::run() {int progress = 0;while (running && progress < 100) {// 模拟工作std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));progress += 10;bool attached = false;JNIEnv* env = getJNIEnv(&attached);if (!env) {LOGE("Failed to get JNIEnv in worker thread");continue;}// 回调进度更新env->CallVoidMethod(javaCallbackRef, onProgressUpdateMethod, progress);// 检查是否有异常if (env->ExceptionCheck()) {env->ExceptionDescribe();env->ExceptionClear();LOGE("Exception occurred during callback");}// 每隔几次发送消息if (progress % 20 == 0) {jstring message = env->NewStringUTF("Progress milestone reached");env->CallVoidMethod(javaCallbackRef, onMessageReceivedMethod, message);env->DeleteLocalRef(message);if (env->ExceptionCheck()) {env->ExceptionDescribe();env->ExceptionClear();LOGE("Exception occurred during message callback");}}detachJNIEnv(attached);}// 工作完成或停止bool attached = false;JNIEnv* env = getJNIEnv(&attached);if (env) {if (progress >= 100) {jstring message = env->NewStringUTF("Work completed");env->CallVoidMethod(javaCallbackRef, onMessageReceivedMethod, message);env->DeleteLocalRef(message);} else {jstring message = env->NewStringUTF("Work stopped");env->CallVoidMethod(javaCallbackRef, onMessageReceivedMethod, message);env->DeleteLocalRef(message);}if (env->ExceptionCheck()) {env->ExceptionDescribe();env->ExceptionClear();}detachJNIEnv(attached);}
}// JNI函数实现
extern "C" {JNIEXPORT void JNICALLJava_com_demo_learn2_MainActivity_startNativeThread(JNIEnv* env, jobject thiz, jobject callback) {// 创建并启动workerNativeWorker* worker = new NativeWorker(env, callback);worker->start();// 存储worker指针到Java对象（简化示例，实际应更安全地处理）jclass clazz = env->GetObjectClass(thiz);jfieldID fieldId = env->GetFieldID(clazz, "nativeWorkerPtr", "J");if (fieldId) {env->SetLongField(thiz, fieldId, reinterpret_cast<jlong>(worker));} else {LOGE("Failed to find nativeWorkerPtr field");}}JNIEXPORT void JNICALLJava_com_demo_learn2_MainActivity_stopNativeThread(JNIEnv* env, jobject thiz) {// 获取worker指针jclass clazz = env->GetObjectClass(thiz);jfieldID fieldId = env->GetFieldID(clazz, "nativeWorkerPtr", "J");if (!fieldId) {LOGE("Failed to find nativeWorkerPtr field");return;}//停止并删除对象，清除指针jlong ptr = env->GetLongField(thiz, fieldId);NativeWorker* worker = reinterpret_cast<NativeWorker*>(ptr);if (worker) {worker->stop();delete worker;env->SetLongField(thiz, fieldId, 0L);}}
}

NativeWorker 类构造函数

NativeWorker::NativeWorker(JNIEnv* env, jobject callback) : running(false) {// 保存JavaVM引用env->GetJavaVM(&jvm);// 创建全局引用，防止被垃圾回收javaCallbackRef = env->NewGlobalRef(callback);// 获取回调方法IDjclass callbackClass = env->GetObjectClass(callback);onProgressUpdateMethod = env->GetMethodID(callbackClass, "onProgressUpdate", "(I)V");onMessageReceivedMethod = env->GetMethodID(callbackClass, "onMessageReceived", "(Ljava/lang/String;)V");onErrorMethod = env->GetMethodID(callbackClass, "onError", "(ILjava/lang/String;)V");
}

  • 构造函数接收 JNI 环境和 Java 回调对象

  • 保存 JavaVM 引用（用于后续获取 JNIEnv）

  • 创建回调对象的全局引用（防止被垃圾回收）

  • 获取回调方法的 ID（用于后续调用）

NativeWorker 类析构函数

NativeWorker::~NativeWorker() {stop();bool attached = false;JNIEnv* env = getJNIEnv(&attached);if (env) {env->DeleteGlobalRef(javaCallbackRef);}detachJNIEnv(attached);
}

  • 停止工作线程

  • 获取 JNI 环境

  • 删除全局引用

  • 如果需要，从当前线程分离 JVM

工作线程主逻辑

void NativeWorker::run() {int progress = 0;while (running && progress < 100) {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));progress += 10;bool attached = false;JNIEnv* env = getJNIEnv(&attached);if (!env) continue;// 回调进度更新env->CallVoidMethod(javaCallbackRef, onProgressUpdateMethod, progress);// 检查异常if (env->ExceptionCheck()) {env->ExceptionDescribe();env->ExceptionClear();LOGE("Exception occurred during callback");}// 每隔20%发送消息if (progress % 20 == 0) {jstring message = env->NewStringUTF("Progress milestone reached");env->CallVoidMethod(javaCallbackRef, onMessageReceivedMethod, message);env->DeleteLocalRef(message);if (env->ExceptionCheck()) {env->ExceptionDescribe();env->ExceptionClear();LOGE("Exception occurred during message callback");}}detachJNIEnv(attached);}// 工作完成或停止后的处理bool attached = false;JNIEnv* env = getJNIEnv(&attached);if (env) {jstring message = env->NewStringUTF(progress >= 100 ? "Work completed" : "Work stopped");env->CallVoidMethod(javaCallbackRef, onMessageReceivedMethod, message);env->DeleteLocalRef(message);if (env->ExceptionCheck()) {env->ExceptionDescribe();env->ExceptionClear();}detachJNIEnv(attached);}
}

  • 模拟工作进度（每200毫秒增加10%）

  • 定期回调 Java 方法更新进度

  • 每20%发送一个里程碑消息

  • 处理完成后发送最终消息

关键点总结

  1. 线程管理：使用 C++11 的 std::thread 创建本地线程

  2. JNI 环境处理：正确处理线程附加/分离 JVM

  3. Java 回调：通过全局引用和方法 ID 安全回调 Java 方法

  4. 异常处理：检查并清除 JNI 调用可能产生的异常

  5. 内存管理：正确管理全局引用和本地对象

  6. 线程安全：使用 running 标志控制线程生命周期

http://www.xdnf.cn/news/15350.html

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