[인사이드 안드로이드]

Chapter4 - JNI와 NDK(1)

안드로이드와 JNI

안드로이드 프레임워크는 자바와 C/C++ 기반 모듈이 계층별로 구성돼 있다. C/C++ 레이어와 자바 레이어가 서로 상호 작용하면서 동작하고 있다.
이처럼 프레임워크에서 유기적으로 동작하게 만들려면 자바레이어(상위)와 C/C++ 레이어(하위)를 상호 연결해 주는 매개체가 필요하다.
자바와 C/C++ 모듈 간의 인터페이스를 가능하게 해주는 것이 바로 **JNI(Java Native Interface)**다.

JNI는 일반적으로 다음과 같은 경우에 주로 활용한다.

  • 빠른 처리 속도를 요구하는 루틴 작성(자바는 C/C++보다 느리기 때문에 C/C++로 작성하고 JNI를 통해 자바에서 호출하는 방법)
  • 하드웨어 제어(하드웨어 제어 코드를 C로 작성하면 JNI를 통해 자바에서도 하드웨어 제어 가능)
  • 기존 C/C++ 프로그램의 재사용

JNI에 대해 알아야 하는 이유
안드로이드에서는 JNI를 이용하여 자바와 C/C++의 장점을 동시에 활용하고 있다.
안드로이드 SDK를 토대로 만든 안드로이드 애플리케이션은 달빅 가상 머신(Dalvik Virtual Machine) 위에서 동작하는 자바 기반의 프로그램이다. 때문에 C/C++로 생성한 애플리케이션에 비해 느린 실행속도 등의 한계를 가진다. 프로그램의 주요 모듈은 자바 개발자가, 성능에 민감한 모듈은 C/C++ 개발자가 작성한다.
안드로이드를 탑재할 장치에 안드로이드 프레임워크에서 지원하지 않는 하드웨어가 설치돼 있다면 디바이스 드라이버를 C언어로 구현하고 JNI로 매핑시켜야 한다.

JNI의 기본 원리 이해

자바에서 C 라이브러리 함수 호출하기

자바 코드 작성

jni1

JNI 네이티브 함수와 연결할 메서드를 native 키워드를 이용해서 선언한다.
네이티브 메서드가 실제로 구현돼 있는 C 라이브러리를 System.loadLibraray() 메서드를 호출해서 로딩한다.

자바 코드 컴파일

작성한 소스 코드를 javac(자바 컴파일러)로 컴파일한다. 컴파일 후에 .class파일이 생성되지만 자바 가상 머신이 로딩할 C라이브러리를 찾지 못하여 실행 시 아래와 같이 오류가 출력된다. 

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Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: no hellojni in java.library.path
    at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1684)
    at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:822)
    at java.lang.System.loadLibrary(System.java:993)
    at HelloJNI.<clinit>(HelloJNI.java:6)
C 헤더 파일 생성

javah툴을 이용하여 헤더파일을 생성한다.
생성된 .h파일의 내용은 다음과 같다.
jni2

C/C++ 코드 구현

헤더파일에 정의된 함수 원형을 .c파일에 복사하여 구현을 완료한다. 이 때 매개변수의 이름을 지정해 주어야한다.
jni3

C 공유 라이브러리 생성

헤더 파일과 소스 파일을 가지고 공유 라이브러리를 만든다. 윈도우에서는 .dll파일을 생성한다.
나는 우분투에서 진행했기 때문에 아래와 같은 명령어로 .so파일을 생성한다. 

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gcc -I/(JAVA_HOME)/include/ -I/(JAVA_HOME)/include/linux -shared -fPIC hellojni.c -o libhellojni.so

(JAVA_HOME)부분에는 JDK가 설치된 경로를 입력한다.
나와 같은 경우에는 다음과 같이 입력했다. 

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gcc -I/usr/lib/jvm/java5/jdk1.5.0_22/include/ -I/usr/lib/jvm/java5/jdk1.5.0_22/include/linux -shared -fPIC hellojni.c -o libhellojni.so

-shared = .so파일을 생성하기 위해 붙여준다.
-fPIC = 우분투가 64bit 일 때 붙여준다.
.so 파일을 만들때 파일이름 앞에 lib를 붙여줘야 한다!

lib path 추가
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sudo nano /etc/profile

nano 에디터에서 맨 아랫줄에 삽입
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/lib:/usr/local/lib 

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source /etc/profile
sudo mv libhellojni.so /usr/lib/
자바 프로그램 실행

자바 클래스를 실행하면 앞서 작업한 내용이 제대로 실행되는 것을 볼 수 있다. 

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java HelloJNI

jni4