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Native API在HarmonyOS应用工程中的使用指导 原创
HarmonyOS开发者
发布于 2023-12-5 16:41
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HarmonyOS的应用必须用js来桥接native。需要使用ace_napi仓中提供的napi接口来处理js交互。napi提供的接口名与三方Node.js一致，目前支持部分接口，符号表见ace_napi仓中的libnapi.ndk.json文件。
开发流程
在DevEco Studio的模板工程中包含使用Native API的默认工程，使用File->New->Create Project创建Native C++模板工程。创建后在main目录下会包含cpp目录，可以使用ace_napi仓下提供的napi接口进行开发。
js侧通过import引入native侧包含处理js逻辑的so，如：import hello from 'libhello.so'，意为使用libhello.so的能力，native侧通过napi接口创建的js对象会给到应用js侧的hello对象。
开发建议
注册建议
● nm_register_func对应的函数需要加上static，防止与其他so里的符号冲突。
● 模块注册的入口，即使用__attribute__((constructor))修饰的函数的函数名需要确保不与其他模块重复。
so命名规则
so命名必须符合以下规则：
● 每个模块对应一个so。
● 如模块名为hello，则so的名字为libhello.so，napi_module中nm_modname字段应为hello，大小写与模块名保持一致，应用使用时写作：import hello from 'libhello.so'。
js对象线程限制
ark引擎会对js对象线程使用进行保护，使用不当会引起应用crash，因此需要遵循如下原则：
● napi接口只能在js线程使用。
● env与线程绑定，不能跨线程使用。native侧js对象只能在创建时的线程使用，即与线程所持有的env绑定。
头文件引入限制
在使用napi的对象和方法时需要引用"napi/native_api.h"。否则在只引入三方库头文件时，会出现接口无法找到的编译报错。
napi_create_async_work接口说明
napi_create_async_work里有两个回调：
● execute：用于异步处理业务逻辑。因为不在js线程中，所以不允许调用napi的接口。业务逻辑的返回值可以返回到complete回调中处理。
● complete：可以调用napi的接口，将execute中的返回值封装成js对象返回。此回调在js线程中执行。
napi_status napi_create_async_work(napi_env env,
napi_value async_resource,
napi_value async_resource_name,
napi_async_execute_callback execute,
napi_async_complete_callback complete,
void* data,
napi_async_work* result)
storage 模块——同步异步接口封装
模块简介
本示例通过实现 storage 模块展示了同步和异步方法的封装。storage 模块实现了数据的保存、获取、删除、清除功能。
接口声明
import { AsyncCallback } from './basic';
declare namespace storage {
function get(key: string, callback: AsyncCallback<string>): void;
function get(key: string, defaultValue: string, callback: AsyncCallback<string>): void;
function get(key: string, defaultValue?: string): Promise<string>;
function set(key: string, value: string, callback: AsyncCallback<string>): void;
function remove(key: string, callback: AsyncCallback<void>): void;
function clear(callback: AsyncCallback<void>): void;
function getSync(key: string, defaultValue?: string): string;
function setSync(key: string, value: string): void;
function removeSync(key: string): void;
function clearClear(): void;
}
export default storage;
具体实现
完整代码参见仓下路径：OpenHarmony/arkui_napi仓库sample/native_module_storage/
1、模块注册
如下，注册了4个同步接口（getSync、setSync、removeSync、clearSync）、4个异步接口（get、set、remove、clear）。
/***********************************************
* Module export and register
***********************************************/
static napi_value StorageExport(napi_env env, napi_value exports)
{
napi_property_descriptor desc[] = {
DECLARE_NAPI_FUNCTION("get", JSStorageGet),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("set", JSStorageSet),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("remove", JSStorageDelete),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("clear", JSStorageClear),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("getSync", JSStorageGetSync),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("setSync", JSStorageSetSync),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("deleteSync", JSStorageDeleteSync),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("clearSync", JSStorageClearSync),
};
NAPI_CALL(env, napi_define_properties(env, exports, sizeof(desc) / sizeof(desc[0]), desc));
return exports;
}
// storage module
static napi_module storage_module = {.nm_version = 1,
.nm_flags = 0,
.nm_filename = nullptr,
.nm_register_func = StorageExport,
.nm_modname = "storage",
.nm_priv = ((void*)0),
.reserved = {0}};
// storage module register
extern "C" __attribute__((constructor)) void StorageRegister()
{
napi_module_register(&storage_module);
}
2、getSync 函数实现
如上注册时所写，getSync 对应的函数是 JSStorageGetSync 。从 gKeyValueStorage 中获取数据后，创建一个字符串对象并返回。
static napi_value JSStorageGetSync(napi_env env, napi_callback_info info)
{
GET_PARAMS(env, info, 2);
NAPI_ASSERT(env, argc >= 1, "requires 1 parameter");
char key[32] = {0};
size_t keyLen = 0;
char value[128] = {0};
size_t valueLen = 0;
// 参数解析
for (size_t i = 0; i < argc; i++) {
napi_valuetype valueType;
napi_typeof(env, argv[i], &valueType);
if (i == 0 && valueType == napi_string) {
napi_get_value_string_utf8(env, argv[i], key, 31, &keyLen);
} else if (i == 1 && valueType == napi_string) {
napi_get_value_string_utf8(env, argv[i], value, 127, &valueLen);
break;
} else {
NAPI_ASSERT(env, false, "type mismatch");
}
}
// 获取数据的业务逻辑，这里简单地从一个全局变量中获取
auto itr = gKeyValueStorage.find(key);
napi_value result = nullptr;
if (itr != gKeyValueStorage.end()) {
// 获取到数据后创建一个string类型的JS对象
napi_create_string_utf8(env, itr->second.c_str(), itr->second.length(), &result);
} else if (valueLen > 0) {
// 没有获取到数据使用默认值创建JS对象
napi_create_string_utf8(env, value, valueLen, &result);
} else {
NAPI_ASSERT(env, false, "key does not exist");
}
// 返回结果
return result;
}
3、get 函数实现
如上注册时所写，get对应的函数式JSStorageGet。
static napi_value JSStorageGet(napi_env env, napi_callback_info info)
{
GET_PARAMS(env, info, 3);
NAPI_ASSERT(env, argc >= 1, "requires 1 parameter");
// StorageAsyncContext是自己定义的一个类，用于保存执行过程中的数据
StorageAsyncContext* asyncContext = new StorageAsyncContext();
asyncContext->env = env;
// 获取参数
for (size_t i = 0; i < argc; i++) {
napi_valuetype valueType;
napi_typeof(env, argv[i], &valueType);
if (i == 0 && valueType == napi_string) {
napi_get_value_string_utf8(env, argv[i], asyncContext->key, 31, &asyncContext->keyLen);
} else if (i == 1 && valueType == napi_string) {
napi_get_value_string_utf8(env, argv[i], asyncContext->value, 127, &asyncContext->valueLen);
} else if (i == 1 && valueType == napi_function) {
napi_create_reference(env, argv[i], 1, &asyncContext->callbackRef);
break;
} else if (i == 2 && valueType == napi_function) {
napi_create_reference(env, argv[i], 1, &asyncContext->callbackRef);
} else {
NAPI_ASSERT(env, false, "type mismatch");
}
}
napi_value result = nullptr;
// 根据参数判断开发者使用的是promise还是callback
if (asyncContext->callbackRef == nullptr) {
// 创建promise
napi_create_promise(env, &asyncContext->deferred, &result);
} else {
napi_get_undefined(env, &result);
}
napi_value resource = nullptr;
napi_create_string_utf8(env, "JSStorageGet", NAPI_AUTO_LENGTH, &resource);
napi_create_async_work(
env, nullptr, resource,
// 回调1：此回调由napi异步执行，里面就是需要异步执行的业务逻辑。由于是异步线程执行，所以不要在此通过napi接口操作JS对象。
[](napi_env env, void* data) {
StorageAsyncContext* asyncContext = (StorageAsyncContext*)data;
auto itr = gKeyValueStorage.find(asyncContext->key);
if (itr != gKeyValueStorage.end()) {
strncpy_s(asyncContext->value, 127, itr->second.c_str(), itr->second.length());
asyncContext->status = 0;
} else {
asyncContext->status = 1;
}
},
// 回调2：此回调在上述异步回调执行完后执行，此时回到了JS线程来回调开发者传入的回调
[](napi_env env, napi_status status, void* data) {
StorageAsyncContext* asyncContext = (StorageAsyncContext*)data;
napi_value result[2] = {0};
if (!asyncContext->status) {
napi_get_undefined(env, &result[0]);
napi_create_string_utf8(env, asyncContext->value, strlen(asyncContext->value), &result[1]);
} else {
napi_value message = nullptr;
napi_create_string_utf8(env, "key does not exist", NAPI_AUTO_LENGTH, &message);
napi_create_error(env, nullptr, message, &result[0]);
napi_get_undefined(env, &result[1]);
}
if (asyncContext->deferred) {
// 如果走的是promise，那么判断回调1的结果
if (!asyncContext->status) {
// 回调1执行成功（status为1）时触发，也就是触发promise里then里面的回调
napi_resolve_deferred(env, asyncContext->deferred, result[1]);
} else {
// 回调1执行失败（status为0）时触发，也就是触发promise里catch里面的回调
napi_reject_deferred(env, asyncContext->deferred, result[0]);
}
} else {
// 如果走的是callback，则通过napi_call_function调用callback回调返回结果
napi_value callback = nullptr;
napi_value returnVal;
napi_get_reference_value(env, asyncContext->callbackRef, &callback);
napi_call_function(env, nullptr, callback, 2, result, &returnVal);
napi_delete_reference(env, asyncContext->callbackRef);
}
napi_delete_async_work(env, asyncContext->work);
delete asyncContext;
},
(void*)asyncContext, &asyncContext->work);
napi_queue_async_work(env, asyncContext->work);
return result;
}
4、js示例代码
import storage from 'libstorage.so';
export default {
testGetSync() {
const name = storage.getSync('name');
console.log('name is ' + name);
},
testGet() {
storage.get('name')
.then(date => {
console.log('name is ' + data);
})
.catch(error => {
console.log('error: ' + error);
});
}
}
NetServer 模块——native与js对象绑定
模块简介
本示例展示了on/off/once订阅方法的实现，同时也包含了 C++ 与 js对象通过 wrap 接口的绑定。NetServer 模块实现了一个网络服务。
接口声明
export class NetServer {
function start(port: number): void;
function stop(): void;
function on('start' | 'stop', callback: Function): void;
function once('start' | 'stop', callback: Function): void;
function off('start' | 'stop', callback: Function): void;
}
具体实现
完整代码参见：OpenHarmony/arkui_napi仓库sample/native_module_netserver/
1、模块注册
static napi_value NetServer::Export(napi_env env, napi_value exports)
{
const char className[] = "NetServer";
napi_property_descriptor properties[] = {
DECLARE_NAPI_FUNCTION("start", JS_Start),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("stop", JS_Stop),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("on", JS_On),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("once", JS_Once),
DECLARE_NAPI_FUNCTION("off", JS_Off),
};
napi_value netServerClass = nullptr;
napi_define_class(env, className, sizeof(className), JS_Constructor, nullptr, countof(properties), properties,
&netServerClass);
napi_set_named_property(env, exports, "NetServer", netServerClass);
return exports;
}
2、在构造函数中绑定 C++ 与 JS 对象
napi_value NetServer::JS_Constructor(napi_env env, napi_callback_info cbinfo)
{
napi_value thisVar = nullptr;
void* data = nullptr;
napi_get_cb_info(env, cbinfo, nullptr, nullptr, &thisVar, &data);
// C++ Native对象，准备与JS对象映射在一起
NetServer* netServer = new NetServer(env, thisVar);
// 使用napi_wrap将netServer与thisVar（即当前创建的这个JS对象）做绑定
napi_wrap(
env, thisVar, netServer,
// JS对象由引擎自动回收释放，当JS对象释放时触发该回调，在改回调中释放netServer
[](napi_env env, void* data, void* hint) {
printf("NetServer::Destructor\n");
NetServer* netServer = (NetServer*)data;
delete netServer;
},
nullptr, nullptr);
return thisVar;
}
3、从 JS 对象中取出 C++ 对象
napi_value NetServer::JS_Start(napi_env env, napi_callback_info cbinfo)
{
size_t argc = 1;
napi_value argv[1] = {0};
napi_value thisVar = nullptr;
void* data = nullptr;
napi_get_cb_info(env, cbinfo, &argc, argv, &thisVar, &data);
NetServer* netServer = nullptr;
// 通过napi_unwrap从thisVar中取出C++对象
napi_unwrap(env, thisVar, (void**)&netServer);
NAPI_ASSERT(env, argc >= 1, "requires 1 parameter");
napi_valuetype valueType;
napi_typeof(env, argv[0], &valueType);
NAPI_ASSERT(env, valueType == napi_number, "type mismatch for parameter 1");
int32_t port = 0;
napi_get_value_int32(env, argv[0], &port);
// 开启服务
netServer->Start(port);
napi_value result = nullptr;
napi_get_undefined(env, &result);
return result;
}
netServer->Start后回调通过on注册的start事件。
int NetServer::Start(int port)
{
printf("NetServer::Start thread_id: %ld \n", uv_thread_self());
struct sockaddr_in addr;
int r;
uv_ip4_addr("0.0.0.0", port, &addr);
r = uv_tcp_init(loop_, &tcpServer_);
if (r) {
fprintf(stderr, "Socket creation error\n");
return 1;
}
r = uv_tcp_bind(&tcpServer_, (const struct sockaddr*)&addr, 0);
if (r) {
fprintf(stderr, "Bind error\n");
return 1;
}
r = uv_listen((uv_stream_t*)&tcpServer_, SOMAXCONN, OnConnection);
if (r) {
fprintf(stderr, "Listen error %s\n", uv_err_name(r));
return 1;
}
// 服务启动后触发“start”事件
Emit("start", nullptr);
return 0;
}
4、注册或释放（on/off/once）事件，以 on 为例
napi_value NetServer::JS_On(napi_env env, napi_callback_info cbinfo)
{
size_t argc = 2;
napi_value argv[2] = {0};
napi_value thisVar = 0;
void* data = nullptr;
napi_get_cb_info(env, cbinfo, &argc, argv, &thisVar, &data);
NetServer* netServer = nullptr;
// 通过napi_unwrap取出NetServer指针
napi_unwrap(env, thisVar, (void**)&netServer);
NAPI_ASSERT(env, argc >= 2, "requires 2 parameter");
// 参数类型校验
napi_valuetype eventValueType;
napi_typeof(env, argv[0], &eventValueType);
NAPI_ASSERT(env, eventValueType == napi_string, "type mismatch for parameter 1");
napi_valuetype eventHandleType;
napi_typeof(env, argv[1], &eventHandleType);
NAPI_ASSERT(env, eventHandleType == napi_function, "type mismatch for parameter 2");
char type[64] = {0};
size_t typeLen = 0;
napi_get_value_string_utf8(env, argv[0], type, 63, &typeLen);
// 注册事件handler
netServer->On((const char*)type, argv[1]);
napi_value result = nullptr;
napi_get_undefined(env, &result);
return result;
}
5、js示例代码
import { NetServer } from 'libnetserver.so';
export default {
testNetServer() {
var netServer = new NetServer();
netServer.on('start', (event) => {});
netServer.start(1000); // 端口号1000, start完成后回调上面注册的 “start” 回调
}
}
在非JS线程中回调JS接口
模块简介
本示例介绍如何在非JS线程中回调JS应用的回调函数。例如JS应用中注册了某个sensor的监听，这个sensor的数据是由一个SA服务来上报的，当SA通过IPC调到客户端时，此时的执行线程是一个IPC通信线程，与应用的JS线程是两个不同的线程。这时就需要将执行JS回调的任务抛到JS线程中才能执行，否则会出现崩溃。
具体实现
完整代码参见：OpenHarmony/arkui_napi仓库sample/native_module_callback/
1、模块注册
如下，注册了1个接口test，会传入一个参数，类型为包含一个参数的函数。
/***********************************************
* Module export and register
***********************************************/
static napi_value CallbackExport(napi_env env, napi_value exports)
{
static napi_property_descriptor desc[] = {
DECLARE_NAPI_FUNCTION("test", JSTest)
};
NAPI_CALL(env, napi_define_properties(env, exports, sizeof(desc) / sizeof(desc[0]), desc));
return exports;
}
// callback module define
static napi_module callbackModule = {
.nm_version = 1,
.nm_flags = 0,
.nm_filename = nullptr,
.nm_register_func = CallbackExport,
.nm_modname = "callback",
.nm_priv = ((void*)0),
.reserved = { 0 },
};
// callback module register
extern "C" __attribute__((constructor)) void CallbackTestRegister()
{
napi_module_register(&callbackModule);
}
2、获取env中的loop，抛任务回JS线程
#include <thread>
#include "napi/native_api.h"
#include "napi/native_node_api.h"
#include "uv.h"
struct CallbackContext {
napi_env env = nullptr;
napi_ref callbackRef = nullptr;
int retData = 0;
};
void callbackTest(CallbackContext* context)
{
uv_loop_s* loop = nullptr;
// 此处的env需要在注册JS回调时保存下来。从env中获取对应的JS线程的loop。
napi_get_uv_event_loop(context->env, &loop);
// 创建uv_work_t用于传递私有数据，注意回调完成后需要释放内存,此处省略生成回传数据的逻辑，传回int类型1。
uv_work_t* work = new uv_work_t;
context->retData = 1;
work->data = (void*)context;
// 调用libuv接口抛JS任务到loop中执行。
uv_queue_work(
loop,
work,
// 此回调在另一个普通线程中执行，用于处理异步任务，回调执行完后执行下面的回调。本场景下该回调不需要执行任务。
[](uv_work_t* work) {},
// 此回调会在env对应的JS线程中执行。
[](uv_work_t* work, int status) {
CallbackContext* context = (CallbackContext*)work->data;
napi_handle_scope scope = nullptr;
// 打开handle scope用于管理napi_value的生命周期，否则会内存泄露。
napi_open_handle_scope(context->env, &scope);
if (scope == nullptr) {
return;
}
// 调用napi。
napi_value callback = nullptr;
napi_get_reference_value(context->env, context->callbackRef, &callback);
napi_value retArg;
napi_create_int32(context->env, context->retData, &retArg);
napi_value ret;
napi_call_function(context->env, nullptr, callback, 1, &retArg, &ret);
napi_delete_reference(context->env, context->callbackRef);
// 关闭handle scope释放napi_value。
napi_close_handle_scope(context->env, scope);
// 释放work指针。
if (work != nullptr) {
delete work;
}
delete context;
}
);
}
static napi_value JSTest(napi_env env, napi_callback_info info)
{
size_t argc = 1;
napi_value argv[1] = { 0 };
napi_value thisVar = nullptr;
void* data = nullptr;
napi_get_cb_info(env, info, &argc, argv, &thisVar, &data);
// 获取第一个入参，即需要后续触发的回调函数
napi_valuetype valueType = napi_undefined;
napi_typeof(env, argv[0], &valueType);
if (valueType != napi_function) {
return nullptr;
}
// 存下env与回调函数，用于传递
auto asyncContext = new CallbackContext();
asyncContext->env = env;
napi_create_reference(env, argv[0], 1, &asyncContext->callbackRef);
// 模拟抛到非js线程执行逻辑
std::thread testThread(callbackTest, asyncContext);
testThread.detach();
return nullptr;
}
3、 js示例代码
import callback from 'libcallback.so';
export default {
testcallback() {
callback.test((data) => {
console.error('test result = ' + data)
})
}
}
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