NAPI 类对象导出及其生命周期管理(下)

系统 OpenHarmony
NDK (原生开发套件) 是一套工具,使开发者能够在 OpenHarmony hap应用中使用 C/C++ 代码。

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一、样例工程源码剖析

  • 工程的模板是Native C++,模型是Stage。
  • 源码剖析主要围绕以下几个文件。

1、NAPI导出对象和生命周期管理具体实现

(1)定义NapiTest类及方法

  • Napi.h文件内容如下:

#ifndef __NAPI_TEST_H__
#define __NAPI_TEST_H__

#include "napi/native_api.h"
#include <js_native_api_types.h>

#include <iostream>

#define NAPI_CLASS_NAME "NapiTestClass"

class NapiTest {
public:
NapiTest() : mEnv(nullptr), mRef(nullptr) {
}

NapiTest(napi_env env) : mEnv(env), mRef(nullptr){
}
~NapiTest();

// 创建NapiTest类的实体,并将实体返回到应用端,该方法为js创建一个类实体,因此需要将该接口对外导出
static napi_value Create(napi_env env, napi_callback_info info);

// 初始化js类并设置对应属性并将其导出
static napi_value Init(napi_env env, napi_value exports);
private:

// 设置数据,此方法给到js直接调用,因此需要将该接口对外导出
static napi_value SetMsg(napi_env env, napi_callback_info info);

// 获取数据,此方法给到js直接调用,因此需要将该接口对外导出
static napi_value GetMsg(napi_env env, napi_callback_info info);

// 定义js结构体时实际的构建函数
static napi_value Constructor(napi_env env, napi_callback_info info);

// 释放资源的函数(类似类的析构函数)
static void Destructor(napi_env env, void *nativeObject, void *finalize);

// 生命周期变量
static napi_ref sConstructor_;

// 设置和获取数据的变量
static std::string _msg;

// 记录环境变量
napi_env mEnv = nullptr;

// 记录生命周期变量
napi_ref mRef = nullptr;

};

#endif /* __NAPI_TEST_H__ */

napi_value

  • Node.js Node-API的值用napi_value类型表示。
    OpenHarmony NAPI将ECMAScript标准中定义的Boolean、Null、Undefined、Number、BigInt、String、Symbol和Object八种数据类型,以及函数对应的Function类型,统一封装成napi_value类型,下文中表述为JS类型,用于接收ArkUI应用传递过来的数据及返回数据给ArkUI应用。
  • 这是一个不透明的指针,用于表示JavaScript值。

napi_ref

  • 这是用来引用napi_value的抽象。这允许用户管理JavaScript值的生命周期,包括显式地定义它们的最小生命周期。
    https://nodejs.org/docs/latest-v14.x/api/n-api.html#n_api_napi_ref

napi_env

  • napi_env用于表示上下文,底层的Node-API实现可以使用该上下文持久保持VM-specific的状态。
    https://nodejs.org/docs/latest-v14.x/api/n-api.html#n_api_napi_env

(2)将NapiTest类定义为js类

在定义js类之前,需要先设置js类对外导出的方法

// 在定义js类之前,需要先设置类对外导出的方法
napi_property_descriptor desc[] = {
{ "getMsg", nullptr, NapiTest::GetMsg, nullptr, nullptr, nullptr, napi_default, nullptr },
{ "setMsg", nullptr, NapiTest::SetMsg, nullptr, nullptr, nullptr, napi_default, nullptr },
{ "create", nullptr, NapiTest::Create, nullptr, nullptr, nullptr, napi_default, nullptr }
};

napi_property_descriptor

参考 https://nodejs.org/docs/latest-v14.x/api/n-api.html#n_api_napi_property_descriptor。

Node.js Node-API有一组API来获取和设置JavaScript对象的属性。在JavaScript中,属性被表示为一个键和一个值的元组。基本上,Node-API中的所有属性键都可以用以下形式中的任一一种表示:

  • Named:一个简单的UTF-8编码的字符串。
  • Integer-Indexed:索引值,由uint32_t表示。
  • JavaScript value:在Node-API中通过napi_value表示。它可以是一个napi_value,表示字符串、数字或符号。

typedef struct {
// utf8name和name其中一个必须是NULL
const char* utf8name;
napi_value name;

napi_callback method;
napi_callback getter;
napi_callback setter;
napi_value value;

napi_property_attributes attributes;
void* data;
} napi_property_descriptor;

参数解析:

  • utf8name:在定义js类之前设置的js类对外导出的方法名字,编码为UTF8。必须为该属性提供utf8name或name中的一个。(utf8name和name其中一个必须是NULL)。
  • name:可选的napi_value,指向一个JavaScript字符串或符号,用作属性的键。必须为该属性提供utf8name或name中的一个。
  • method:将属性描述符对象的value属性设置为method表示的JavaScript函数。如果传入这个参数,将value、getter和setter设置为NULL(因为这些成员不会被使用)。
  • attributes:与特定属性相关联的属性。
  • data:调用函数时传递给method、getter和setter的callback data。

定义与C++类相对应的JavaScript类

napi_value constructor = nullptr;

// 定义与C++类相对应的JavaScript类
if (napi_define_class(env, NAPI_CLASS_NAME, NAPI_AUTO_LENGTH, Constructor, nullptr, sizeof(desc) / sizeof(desc[0]),
desc, &constructor) != napi_ok) {
// "!="用来检查两个操作数的值是否相等,如果不相等则条件为真
return nullptr;
}

napi_define_class

napi_define_class函数说明:
https://nodejs.org/docs/latest-v14.x/api/n-api.html#n_api_napi_define_class

napi_status napi_define_class(napi_env env,
const char* utf8name,
size_t length,
napi_callback constructor,
void* data,
size_t property_count,
const napi_property_descriptor* properties,
napi_value* result);

功能:定义与C ++ 类相对应的JavaScript类。
参数说明:

  • [in] env: 调用api的环境。
  • [in] utf8name: C ++ 类的名称。
  • [in] length: C ++ 类的名称的长度,默认自动长度使用NAPI_AUTO_LENGTH。
  • [in] constructor: 处理C ++ 类实例构造的回调函数 (因为Constructor函数被napi_define_class调用了)。在导出C ++ 类对象时,这个函数必须是带有napi_callback签名(Constructor函数有napi_callback签名是指要满足typedef napi_value (*napi_callback)(napi_env, napi_callback_info);的形式)的静态成员。不能使用c ++ 的类构造函数。
  • [in] data: 作为回调信息的数据属性传递给构造函数回调的可选数据。
  • [in] property_count: 属性数组中参数的个数。
  • [in] properties: 属性数组,具体看代码中napi_property_descriptor部分。
  • [out] result: 通过类构造函数绑定类实例的napi_value对象。
    返回:如果API调用成功返回napi_ok。

JS构造函数。
如果一个js函数被使用new操作符来调用了,那么这个函数就称之为js构造函数

C++类回调函数我们调用别人的API叫call,调用的第三方API调用我们的函数叫回调(callback)

实现js类的构造函数

当ArkTS应用在js端通过new方法获取类对象的时候,此时会调用 napi_define_class 中设置的 constructor 回调函数,该函数实现方法如下:

napi_value NapiTest::Constructor(napi_env env, napi_callback_info info)
{
napi_value undefineVar = nullptr, thisVar = nullptr;
napi_get_undefined(env, &undefineVar);

// 获取传入的参数对象,对象不为空,根据该参数创建实例并并绑定到该对象
if (napi_get_cb_info(env, info, nullptr, nullptr, &thisVar, nullptr) == napi_ok && thisVar != nullptr) {

// 创建NapiTest 实例
NapiTest *reference = new NapiTest(env);

// 绑定实例到对象并获取对象的生命周期
if (napi_wrap(env, thisVar, reinterpret_cast<void *>(reference), NapiTest::Destructor, nullptr, &(reference->mRef)) == napi_ok) {
return thisVar;
}

return thisVar;
}

return undefineVar;
}

void NapiTest::Destructor(napi_env env, void *nativeObject, void *finalize)
{
// 释放资源
NapiTest *test = reinterpret_cast<NapiTest*>(nativeObject);
test->~NapiTest();
}

  • NapiTest::Destructo方法是用来释放创建的对象:

void NapiTest::Destructor(napi_env env, void *nativeObject, void *finalize)
{
// 类析构函数,释放资源
NapiTest *test = reinterpret_cast<NapiTest*>(nativeObject);
test->~NapiTest();
}

napi_wrap

napi_status napi_wrap(napi_env env,
napi_value js_object,
void* native_object,
napi_finalize finalize_cb,
void* finalize_hint,
napi_ref* result);

功能:将C++类实例绑定到js对象,并关联对应的生命周期
参数说明:

  • [in] env: 调用api的环境。
  • [in] js_object: 绑定native_object的js对象。
  • [in] native_object: C++类实例对象。
  • [in] finalize_cb: 释放实例对象的回调函数。
  • [in] finalize_hint: 传递给回调函数的数据。
  • [out] result: 绑定js对象的引用。

返回:调用成功返回0,失败返回其他。

napi_get_cb_info

NAPI提供了napi_get_cb_info()方法可从napi_callback_info中获取参数列表、this及其他数据。这个方法在constructor回调函数中使用,从给定的回调信息中检索有关调用的详细信息,如参数和This指针。

napi_status napi_get_cb_info(napi_env env,              
napi_callback_info cbinfo,
size_t* argc,
napi_value* argv,
napi_value* this_arg,
void** data)

参数说明:

  • [in] env: 传入接口调用者的环境,包含js引擎等,由框架提供,默认情况下直接传入即可。
  • [in] cbinfo: napi_callback_info对象,上下文的信息。
  • [in-out] argc: argv数组的长度。若napi_callback_info中实际包含的参数的个数大于请求的数量argc,将只复制argc的值所指定数量的参数只argv中。若实际的参数个数小于请求的数量,将复制全部的参数,数组多余的空间用空值填充,并将参数实际长度写入argc。
  • [out] argv: 用于接收参数列表。
  • [out] this_arg: 用于接收this对象。
  • [out] data: NAPI的上下文数据 返回值:返回napi_ok表示转换成功,其他值失败。下面的返回napi_status方法一样。

(3)导出js类

// 创建生命周期,初始引用计数设为1
if (napi_create_reference(env, constructor, 1, &sConstructor_) != napi_ok) {
return nullptr;
}

// 设置NapiTest对象相关属性并绑定到导出变量exports
if (napi_set_named_property(env, exports, NAPI_CLASS_NAME, constructor) != napi_ok) {
return nullptr;
}

在设置js类导出前,需要先创建生命周期

if (napi_create_reference(env, constructor , 1, &sConstructor_) != napi_ok) {
return nullptr;
}

  • constructor 定义js类时返回的代表类的构造函数的数据。
  • sConstructor_ 生命周期变量。
napi_create_reference

napi_create_reference为对象创建一个reference,以延长其生命周期。调用者需要自己管理reference生命周期。

napi_create_reference函数说明:

NAPI_EXTERN napi_status napi_create_reference(napi_env env,
napi_value value,
uint32_t initial_refcount,
napi_ref* result);

功能:通过引用对象创建新的生命周期引用对象。

  • [in] env: 调用 API 的环境。
  • [in] value: napi_value表示我们要引用的对象。
  • [in] initial_refcount: 生命周期变量的初始引用计数。
  • [out] result: 新建的生命周期引用对象。
    返回 napi_ok 这个API就是成功的。

将生命周期变量作为导出对象的传入属性,并将js类导出到exports中

//  设置constructor对象相关属性并绑定到导出变量exports
if (napi_set_named_property(env, exports, NAPI_CLASS_NAME, constructor) != napi_ok) {
return nullptr;
}

napi_set_named_property

为给定对象的属性设置一个名称。

napi_status napi_set_named_property(napi_env env,
napi_value object,
const char* utf8Name,
napi_value value);

  • [in] env: 调用API的环境。
  • [in] object: NapiTest对象相关属性要绑定的属性值。
  • [in] utf8Name: js类的名称。
  • [in] value: 要引用的对象。
    返回 napi_ok 则这个API是成功的。

设置导出对象的属性

hello.cpp中:

napi_define_properties(env, exports, sizeof(desc) / sizeof(desc[0]), desc);

napi_define_properties

https://nodejs.org/docs/latest-v14.x/api/n-api.html#n_api_napi_define_properties。

napi_status napi_define_properties(napi_env env,
napi_value object,
size_t property_count,
const napi_property_descriptor* properties);

作用:批量的向给定Object中定义属性。

  • [in] env: 调用api的环境。
  • [in] object: js对象相关属性的导出变量。
  • [in] property_count: 属性数组中的元素数。
  • [in] properties: 属性数组。

(4)创建类的实例对象

  • ArkTS应用除了调用new方法获取类的实例外,我们也可以提供一些方法让ArkTS应用获取对应的类的实例,如在我们的NapiTest类中,定义了一个Create方法,该方法实现了NapiTest类实例的获取。具体实现如下:

napi_value NapiTest::Create(napi_env env, napi_callback_info info) {
napi_status status;
napi_value constructor = nullptr, result = nullptr;
// 获取生命周期变量
status = napi_get_reference_value(env, sConstructor_, &constructor);

// 创建生命周期内的实例对象并将其返回
status = napi_new_instance(env, constructor, 0, nullptr, &result);
auto napiTest = new NapiTest();
// 绑定实例类创建NapiTest到导出的对象result
if (napi_wrap(env, result, reinterpret_cast<void *>(napiTest), Destructor,
nullptr, &(napiTest->mRef)) == napi_ok) {
return result;
}

return nullptr;
}

  • 在napi接口的注册中将该方法以接口的方式导出,应用层就可以直接调用该接口并获取到该类的实例对。特别说明:如果单独实现了一个类实例获取的方法,那么js的类构造函数可以不实现(也就是定义js结构体时实际的构建函数Constructor及释放资源的函数Destructor的代码够可以不写)。

napi_get_reference_value

https://nodejs.org/docs/latest-v14.x/api/n-api.html#n_api_napi_get_reference_value。

函数说明:

NAPI_EXTERN napi_status napi_get_reference_value(napi_env env,
napi_ref ref,
napi_value* result);

  • 作用:获取与reference相关联的js对象
  • [in] env: 调用API的环境
  • [in] ref: 生命周期管理的变量
  • [out] result: 对象引用的reference.

napi_new_instance

https://nodejs.org/docs/latest-v14.x/api/n-api.html#n_api_napi_new_instance。

napi_status napi_new_instance(napi_env env,
napi_value cons,
size_t argc,
napi_value* argv,
napi_value* result)

  • 作用:通过给定的构造函数,构建一个对象。
  • [in] env: 调用API的环境。
  • [in] cons: napi_value表示要作为构造函数调用的 JavaScript 函数。
  • [in] argc: argv 数组中的元素计数。
  • [in] argv: JavaScript 值数组,表示构造函数的参数napi_value。
  • [out] result: napi_value表示返回的 JavaScript 对象。

2、 index.d.ts声明文件编写

使用NAPI框架代码生成工具,可以根据.h生成.d.ts
​https://gitee.com/openharmony/napi_generator/blob/master/docs/INSTRUCTION_ZH.md。

export const create : () => NapiTest;
export class NapiTest {
setMsg(msg: string): void;
getMsg(): string;
}

也可以写成:

export class  NapiTest {
create();
setMsg(msg: string): void;
getMsg(): string;
}

3、CMakeLists.txt文件

# the minimum version of CMake.
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
project(ObjectWrapTest)

set(NATIVERENDER_ROOT_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})

# 头文件路径
include_directories(${NATIVERENDER_ROOT_PATH}
${NATIVERENDER_ROOT_PATH}/include)
# 动态库源文件
add_library(entry SHARED hello.cpp NapiTest.cpp)
# 依赖libace_napi.z.so动态库
target_link_libraries(entry PUBLIC libace_napi.z.so )

4、index.ets文件

// 让IDE不检查文件语法
// @ts-nocheck
import testNapi from "libentry.so";

@Entry
@Component

struct Index {
@State message: string = '导出对象'
@State nativePointer:number = 0

// 创建对象tt
tt = testNapi.create();

build() {
Row() {
Column() {
Text(this.message)
.fontSize(50)
.fontWeight(FontWeight.Bold)
.onClick(() => {
console.info("[NapiTest] Test NAPI 2 + 3 = " + testNapi.add(2, 3));
try{
if (this.nativePointer == 0) {
// log打印,在程序中添加 log
console.info("[NapiTest] Test NAPI add(2, 3) 1");
this.nativePointer = testNapi.add(2, 3)
console.info("[NapiTest] Test NAPI add(2, 3) 2");

this.tt.setMsg("2+3")
console.info("[NapiTest] Test NAPI add(2, 3) 3");

} else {

console.info("[NapiTest] Test NAPI add(0, 0) 1");

this.nativePointer = testNapi.add(0, 0)
console.info("[NapiTest] Test NAPI add(0, 0) 2");

this.tt.setMsg("4+5")
console.info("[NapiTest] Test NAPI add(0, 0) 3");
}
} catch(e) {
console.info("[NapiTest]Test NAPI error" + JSON.stringify(e));
}
console.info("[NapiTest]Test NAPI " + this.tt.getMsg() + " = " + this.nativePointer);
})
}
.width('100%')
}
.height('100%')
}

}

知识点附送

napi接口名称

https://gitee.com/openharmony/docs/blob/master/zh-cn/application-dev/reference/native-lib/third_party_napi/napi.md

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责任编辑:jianghua 来源: 51CTO 开源基础软件社区
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