Android MediaExtractor JNI 实现详解

1. 概述

在 Android 多媒体框架中，MediaExtractor 是一个关键的组件，用于从多媒体文件中提取音视频数据。它能够解析多种格式的媒体文件，并从中提取出音频、视频等轨道数据，供后续的 MediaCodec 进行解码和播放。本文将深入探讨 MediaExtractor 的 JNI 实现，涵盖其功能、设计架构、通信原理以及如何进行定制扩展。

2. 功能介绍

MediaExtractor 的主要功能是从媒体文件中提取音视频数据，并将其提供给 MediaCodec 进行解码。具体功能包括：

数据源设置：支持从文件路径、文件描述符、MediaDataSource 等多种数据源中提取数据。
轨道管理：能够获取媒体文件中的轨道数量，并选择或取消选择特定的轨道。
数据读取：从选定的轨道中读取样本数据，并获取样本的时间戳、标志等信息。
格式信息：获取媒体文件的全局格式信息以及每个轨道的格式信息。
加密支持：支持从加密的媒体文件中提取数据，并提供加密信息。
缓存管理：提供缓存数据的时长和是否到达流末尾的信息。

3. 设计架构

MediaExtractor 的 JNI 实现主要分为以下几个部分：

3.1 JNI 接口层

JNI 接口层是 Java 层与 C++ 层之间的桥梁，负责将 Java 层的调用转换为 C++ 层的实现。在 MediaExtractor 中，JNI 接口层通过 android_media_MediaExtractor.cpp 文件实现，定义了与 Java 层 MediaExtractor 类对应的方法。

3.2 C++ 实现层

C++ 实现层是 MediaExtractor 的核心部分，负责实际的媒体数据提取工作。它通过 NuMediaExtractor 类来实现媒体数据的解析和提取。NuMediaExtractor 是 Android 多媒体框架中的一个重要组件，支持多种媒体格式的解析。

3.3 数据源层

数据源层负责提供媒体数据，支持从文件、网络、MediaDataSource 等多种数据源中读取数据。在 MediaExtractor 中，数据源层通过 DataSource 类及其子类来实现。

3.4 加密支持层

加密支持层负责处理加密的媒体文件，提供解密所需的信息。在 MediaExtractor 中，加密支持层通过 ICas 接口及其实现类来实现。

4. 通信原理

MediaExtractor 的 JNI 实现通过 JNI 接口层将 Java 层的调用传递给 C++ 层，C++ 层通过 NuMediaExtractor 类进行媒体数据的解析和提取。具体通信流程如下：

Java 层调用：Java 层的 MediaExtractor 类通过 JNI 接口调用 C++ 层的实现。
JNI 接口层：JNI 接口层将 Java 层的调用转换为 C++ 层的函数调用，并传递必要的参数。
C++ 实现层：C++ 实现层通过 NuMediaExtractor 类进行媒体数据的解析和提取，并将结果返回给 JNI 接口层。
JNI 接口层返回：JNI 接口层将 C++ 层的返回结果转换为 Java 层的对象或值，并返回给 Java 层。

5. 定制扩展

MediaExtractor 的 JNI 实现提供了良好的扩展性，开发者可以根据需要进行定制和扩展。以下是一些常见的扩展场景：

5.1 支持新的媒体格式

如果需要支持新的媒体格式，可以通过扩展 NuMediaExtractor 类来实现。具体步骤如下：

实现新的解析器：实现一个新的解析器类，继承自 NuMediaExtractor，并重写其解析方法。
注册解析器：在 MediaExtractor 的初始化过程中，注册新的解析器类。
测试验证：通过测试验证新的解析器是否能够正确解析新的媒体格式。

5.2 支持新的数据源

如果需要支持新的数据源，可以通过扩展 DataSource 类来实现。具体步骤如下：

实现新的数据源类：实现一个新的数据源类，继承自 DataSource，并重写其读取方法。
注册数据源：在 MediaExtractor 的初始化过程中，注册新的数据源类。
测试验证：通过测试验证新的数据源是否能够正确提供媒体数据。

5.3 支持新的加密方案

如果需要支持新的加密方案，可以通过扩展 ICas 接口来实现。具体步骤如下：

实现新的加密类：实现一个新的加密类，继承自 ICas，并重写其解密方法。
注册加密类：在 MediaExtractor 的初始化过程中，注册新的加密类。
测试验证：通过测试验证新的加密类是否能够正确解密媒体数据。

6. 代码分析

以下是对 MediaExtractor JNI 实现的关键代码分析：

6.1 JNI 接口层

static const JNINativeMethod gMethods[] = {{ "release", "()V", (void *)android_media_MediaExtractor_release },{ "getTrackCount", "()I", (void *)android_media_MediaExtractor_getTrackCount },{ "getFileFormatNative", "()Ljava/util/Map;", (void *)android_media_MediaExtractor_getFileFormatNative },{ "getTrackFormatNative", "(I)Ljava/util/Map;", (void *)android_media_MediaExtractor_getTrackFormatNative },{ "selectTrack", "(I)V", (void *)android_media_MediaExtractor_selectTrack },{ "unselectTrack", "(I)V", (void *)android_media_MediaExtractor_unselectTrack },{ "seekTo", "(JI)V", (void *)android_media_MediaExtractor_seekTo },{ "advance", "()Z", (void *)android_media_MediaExtractor_advance },{ "readSampleData", "(Ljava/nio/ByteBuffer;I)I", (void *)android_media_MediaExtractor_readSampleData },{ "getSampleTrackIndex", "()I", (void *)android_media_MediaExtractor_getSampleTrackIndex },{ "getSampleTime", "()J", (void *)android_media_MediaExtractor_getSampleTime },{ "getSampleFlags", "()I", (void