深入解析Android 虚拟机
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4.1 JNI的本质

在Android系统中，JNI是连接Java部分和C/C++部分的纽带。要想完整地使用JNI，需要仔细分析Java代码和C/C++代码。在Android中通过提供JNI的方式，让Java程序可以调用C语言程序。Android中的很多Java类都具有Native（本地）接口，这些接口由本地实现，然后注册到系统中。

JNI调用的层次非常清晰，主要分为3层，在Android系统中这3层从上到下依次为：Java→JNI→C/C++（SO库）, Java可以访问C/C++中的方法，同样C/C++可以修改Java对象，图4-1清晰地描述了这三者之间的调用关系。

图4-1 JNI调用的层次关系

由图4-1可知，JNI的调用关系为：

Java------------------------JNI------------------------Native

在Android 4.4的源码中，主要的JNI代码放在以下的路径中：

        frameworks/base/core/jni/

上述路径中的内容被编译成库libandroid_runtime.so，这是一个普通的动态库，被放置在目标系统的“/system/lib”目录下。另外，Android中还存在其他的JNI库，其实JNI中的各个文件就是普通的C++源文件；在Android中实现的JNI库，需要连接动态库libnativehelper.so。

要想弄明白JNI的本质，还要从Java的本质说起。从本质上来说，Java语言的运行完全依赖于脚本引擎对Java的代码进行解释和执行。因为现代的Java可以从源代码编译成．class之类的中间格式的二进制文件，所以这种处理会加快Java脚本的运行速度。尽管如此，基本的执行方式仍然不变，由脚本引擎（被称之为JVM）来执行。与Python、Perl之类的纯脚本相比，只是把脚本变成了二进制格式而已。另外，Java本身就是一门对面向对象语言可以调用完善的功能库。当把这个脚本引擎移植到所有平台上之后，那么这个脚本就很自然地实现“跨平台”了。绝大多数的脚本引擎都支持一个很显著的特性，就是可以通过C/C++编写模块，并在脚本中调用这些模块。Java也同样如此，Java一定要提供一种在脚本中调用C/C++编写的模块的机制，才能称得上是一个相对完善的脚本引擎。

从本质上来看，Android平台是由arm-linux操作系统和一个叫做Dalvik的Java虚拟机组成的。所有在Android模拟器上看到的界面效果都是用Java语言编写的，具体请看源代码中的“frameworks/base”目录。由此可见，Dalvik只是提供了一个标准的支持JNI调用的Java虚拟机环境。在Android平台中，使用JNI技术封装了所有的和硬件相关的操作，通过Java去调用JNI模块，而JNI模块使用C/C++调用Android本身的arm-linux底层驱动，这样便实现了对硬件的调用。

在Android 4.4的源码中，和JNI相关的文件如下所示：

        ./frameworks/base/media/java/android/media/MediaScanner.java
        ./frameworks/base/media/jni/android_media_MediaScanner.cpp
        ./frameworks/base/media/jni/android_media_MediaPlayer.cpp
        ./frameworks/base/media/jni/AndroidRuntime.cpp
        ./libnativehelper/JNIHelp.cpp

由此可见，和JNI密切相关的是Media系统，而Media系统的架构基础是MediaScanner。在启动Android系统之初，就会扫描出系统中的Media文件供后续应用使用，既有新加入的媒体，也有几微秒种前删除的媒体文件，并且还需要自动更新相应的媒体库。在Android系统中，和用户体验密切相关的Music、Gallery播放等应用，也是基于MediaScanner的扫描媒体文件功能的。MediaScanner位于Android 4.4y源码的如下路径中：

        packages/providers/MediaProvider

一个MediaScanner包含了3个主要部分：MediaScannerReceiver、MediaScannerService和MediaProvider。在“MediaProvider”目录下的AndroidManifest中可以查看MediaProvider的基本架构，如图4-2所示。

图4-2 MediaProvider的基本架构

MediaScannerReceiver：是一个BroadcastReceiver（接收广播），功能是进行媒体扫描，这也是MediaScanner提供给外界的接口之一。收到广播之后启动MediaScannerService具体执行扫描工作。

MediaScannerService：是一个Service，负责媒体扫描，它还要用到Framework中的MediaScanner来共同完成具体扫描工作，扫描的结果在MediaProvider提供的数据库中。

MediaProvider：是一个ContentProvider，媒体库（Images/Audio/Video/Playlist等）的数据提供者。负责操作数据库，并提供给别的程序insert、query、delete、update等操作。

在本章接下来的内容中，以MediaScanner源码分析作为基础，将详细分析JNI在Android系统中的作用。

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