使用Node-API实现跨语言交互开发流程

使用Node-API实现跨语言交互，首先需要按照Node-API的机制实现模块的注册和加载等相关动作。

  • ArkTS/JS侧：实现C++方法的调用。代码比较简单，import一个对应的so库后，即可调用C++方法。

  • Native侧：.cpp文件，实现模块的注册。需要提供注册lib库的名称，并在注册回调方法中定义接口的映射关系，即Native方法及对应的JS/ArkTS接口名称等。

此处以在ArkTS/JS侧实现add()接口、在Native侧实现Add()接口，从而实现跨语言交互为例，呈现使用Node-API进行跨语言交互的流程。

创建Native C++工程

  • 在DevEco Studio中New > Create Project，选择Native C++模板，点击Next，选择API版本，设置好工程名称，点击Finish，创建得到新工程。

  • 创建工程后工程结构可以分两部分，cpp部分和ets部分，具体可见下文的工程目录介绍。

主要工程目录介绍

cProject

  • entry > src > main > cpp > types：用于存放C++的API接口描述文件。

  • entry > src > main > cpp > types > libentry > index.d.ts：描述C++ API接口行为，如接口名、入参、返回参数等。

  • entry > src > main > cpp > types > libentry > oh-package.json5：配置.so三方包声明文件的入口及包名。

  • entry > src > main > cpp > CMakeLists.txt：C++源码编译配置文件，提供CMake构建脚本。

  • entry > src > main > cpp > hello.cpp：定义C++ API接口的文件。

  • entry > src > main > ets：用于存放ArkTS源码。

更多工程介绍，请见C++工程目录结构。

Native侧方法的实现

  • 设置模块注册信息

    ArkTS侧import native模块时，会加载其对应的so。加载so时，首先会调用napi_module_register方法，将模块注册到系统中，并调用模块初始化函数。

    napi_module有两个关键属性：一个是.nm_register_func，定义模块初始化函数；另一个是.nm_modname，定义模块的名称，也就是ArkTS侧引入的so库的名称，模块系统会根据此名称来区分不同的so。

    // entry/src/main/cpp/hello.cpp

// 准备模块加载相关信息，将上述Init函数与本模块名等信息记录下来。
static napi_module demoModule = {
    .nm_version = 1,
    .nm_flags = 0,
    .nm_filename = nullptr,
    .nm_register_func = Init,
    .nm_modname = "entry",
    .nm_priv = nullptr,
    .reserved = {0},
};

// 加载so时，该函数会自动被调用，将上述demoModule模块注册到系统中。
extern "C" __attribute__((constructor)) void RegisterDemoModule() { 
    napi_module_register(&demoModule);
 }

  • 模块初始化

    实现ArkTS接口与C++接口的绑定和映射。

    // entry/src/main/cpp/hello.cpp
EXTERN_C_START
// 模块初始化
static napi_value Init(napi_env env, napi_value exports) {
    // ArkTS接口与C++接口的绑定和映射
    napi_property_descriptor desc[] = {
        {"callNative", nullptr, CallNative, nullptr, nullptr, nullptr, napi_default, nullptr},
        {"nativeCallArkTS", nullptr, NativeCallArkTS, nullptr, nullptr, nullptr, napi_default, nullptr},
    };
    // 在exports对象上挂载CallNative/NativeCallArkTS两个Native方法
    napi_define_properties(env, exports, sizeof(desc) / sizeof(desc[0]), desc);
    return exports;
}
EXTERN_C_END

// 模块基本信息
static napi_module demoModule = {
    .nm_version = 1,
    .nm_flags = 0,
    .nm_filename = nullptr,
    .nm_register_func = Init,
    .nm_modname = "entry",
    .nm_priv = nullptr,
    .reserved = {0},
};

  • 在index.d.ts文件中，提供JS侧的接口方法。

    // entry/src/main/cpp/types/libentry/index.d.ts
export const callNative: (a: number, b: number) => number;
export const nativeCallArkTS: (cb: (a: number) => number) => number;

  • 在oh-package.json5文件中将index.d.ts与cpp文件关联起来。

    {
  "name": "libentry.so",
  "types": "./index.d.ts",
  "version": "",
  "description": "Please describe the basic information."
}

  • 在CMakeLists.txt文件中配置CMake打包参数。

    # entry/src/main/cpp/CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
project(MyApplication2)

set(NATIVERENDER_ROOT_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})

include_directories(${NATIVERENDER_ROOT_PATH}
                    ${NATIVERENDER_ROOT_PATH}/include)

# 添加名为entry的库
add_library(entry SHARED hello.cpp)
# 构建此可执行文件需要链接的库
target_link_libraries(entry PUBLIC libace_napi.z.so)

  • 实现Native侧的CallNative以及NativeCallArkTS接口。具体代码如下：

    // entry/src/main/cpp/hello.cpp
static napi_value CallNative(napi_env env, napi_callback_info info)
{
    size_t argc = 2;
    // 声明参数数组
    napi_value args[2] = {nullptr};

    // 获取传入的参数并依次放入参数数组中
    napi_get_cb_info(env, info, &argc, args, nullptr, nullptr);

    // 依次获取参数
    double value0;
    napi_get_value_double(env, args[0], &value0);
    double value1;
    napi_get_value_double(env, args[1], &value1);

    // 返回两数相加的结果
    napi_value sum;
    napi_create_double(env, value0 + value1, &sum);
    return sum;
}

static napi_value NativeCallArkTS(napi_env env, napi_callback_info info)
{    
    size_t argc = 1;
    // 声明参数数组
    napi_value args[1] = {nullptr};

    // 获取传入的参数并依次放入参数数组中
    napi_get_cb_info(env, info, &argc, args , nullptr, nullptr);

    // 创建一个int，作为ArkTS的入参
    napi_value argv = nullptr;    
    napi_create_int32(env, 2, &argv );

    // 调用传入的callback，并将其结果返回
    napi_value result = nullptr;
    napi_call_function(env, nullptr, args[0], 1, &argv, &result);
    return result;
}

ArkTS侧调用C/C++方法实现

ArkTS侧通过import引入Native侧包含处理逻辑的so来使用C/C++的方法。

// entry/src/main/ets/pages/Index.ets
// 通过import的方式，引入Native能力。
import nativeModule from 'libentry.so'

@Entry
@Component
struct Index {
  @State message: string = 'Test Node-API callNative result: ';
  @State message2: string = 'Test Node-API nativeCallArkTS result: ';
  build() {
    Row() {
      Column() {
        // 第一个按钮，调用add方法，对应到Native侧的CallNative方法，进行两数相加。
        Text(this.message)
          .fontSize(50)
          .fontWeight(FontWeight.Bold)
          .onClick(() => {
            this.message += nativeModule.callNative(2, 3);
            })
        // 第二个按钮，调用nativeCallArkTS方法，对应到Native的NativeCallArkTS，在Native调用ArkTS function。
        Text(this.message2)
          .fontSize(50)
          .fontWeight(FontWeight.Bold)
          .onClick(() => {
            this.message2 += nativeModule.nativeCallArkTS((a: number)=> {
                return a * 2;
            });
          })
      }
      .width('100%')
    }
    .height('100%')
  }
}

Node-API的约束限制

SO命名规则

导入使用的模块名和注册时的模块名大小写保持一致，如模块名为entry，则so的名字为libentry.so，napi_module中nm_modname字段应为entry，ArkTS侧使用时写作：import xxx from 'libentry.so'。

注册建议

  • nm_register_func对应的函数（如上述Init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（如上述RegisterDemoModule函数）需要确保不与其它模块重复。

多线程限制

每个引擎实例对应一个JS线程，实例上的对象不能跨线程操作，否则会引起应用crash。使用时需要遵循如下原则：

  • Node-API接口只能在JS线程使用。

  • Native接口入参env与特定JS线程绑定只能在创建时的线程使用。