NDK开发学习笔记之JNI环境搭建

2017-11-11 阅读

之前弄过一点 jni 相关的东西，使用过程中总是折腾很久，之后用到 jni 工程配置时，又忘记之前的操作了。哎，记忆力不好，这也是作为一位伪码农的硬伤啊！所以为了以后重复使用，只能写写了，以便日后再用！好了，就开始记录吧！由于 Jni 相关知识操作比较多，每部分写一块的内容，不至于文章过长！

概要：

NDK 开发简介

Jni 简介

NDK 开发环境搭建

1.NDK 简介

1.1 什么是 NDK 开发？

NDK(Native Development Kit)是 Android 所提供的一个工具集合，通过 NDK 可以在 Android 中更加方便地通过JNI来调用本地代码（C/C++）。NDK 提供了交叉编译器，开发时只需要修改 .mk 文件就能生成特定 CPU 平台的动态库，并能自动将so和java应用一起打包成apk。

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简单点说，就是 NDK 帮助你编译 C/C++ 代码，通过也提供一些 API 供你调用，使用时需要你指定 NDK 的路径。

1.2 为什么使用 NDK 呢？

先上一张脑图看看，罗列了一些要点。

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NDK开发相比于 JAVA 开发有一定难度，但有时又不得不使用 NDK 开发，主要也就是图中列出的几点：

(1)控制硬件，便于移植：因为要调用底层的一些功能，如列出的控制 I2C，驱动开发，蓝牙、Wifi，做硬件移植，使得程序跑在不同的硬件上；

(2)安全性：java是半解释型语言，很容易被反汇编后拿到源代码文件，我们可以在重要的交互功能使用C语言代替

(3)高效性：C/C++开发比较高效，像做数学运算、实时渲染游戏、音视频处理、文件压缩、人脸识别等

优点

也就是上面面列出来的为什么使用 NDK 开发的几点

缺点

(1)C/C++：NDK 开发底层是 C/C++ 写的，所以就需要会这两种语言，毫无疑问，这两种语言是公认的比较难的语言，学习成本高

(2)内存泄露：虽然高效，但是内存需要程序员进行管理，容易发生内存泄露等错误

(3)调试困难：相比于上层 Java 调试起来还有有一定难度，要求熟练使用call chain

2.Jni 简介

2.1 什么是Jni？

JNI：全称：Java Native Interface，是一层接口，用于 Java 和 C/C++ 沟通的桥梁。通过 Jni 可以实现 Java 调用 C/C++ 库中的方法，也可以实现 C/C++ 调用 Java 中的方法。 Java 通过 JVM 实现在不同的系统上运行，具有跨平台的能力；若要调用一些和操作系统的操作（一般通过 C/C++ 实现），就需要通过 Jni 来实现。

Jni 既然是一个接口，那么也会有它自己的一定规则，像 Jni 的数据类型，后面再详细介绍数据类型，方法的操作，这里只需要先有一个概念，Jni 在程序中的作用以及与 NDK 之间的关系。

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3.NDK 开发环境搭建

3.1 安装与部署

指定 NDK

之前如果你没有配置过 NDK 的话，那么需要指定 NDK 的路径，打开 File—>Project Structure—>SDK Location.

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NDK 的路径需要指定，分为两种情况： (1)已下载过NDK：通过找到本地的 NDK 的位置并指定

(2)如果本地没有 NDK，那么就需要下载 NDK

a.打开 Tool—>Android—>SDK Manager

b.找到System Settings—>Android SDK—-SDK Tool，选择要下载的选项，进行下载，下载和解压，并安装的时间会有点长，请耐心等待！

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下载好 NDK 后，就可以指定了，也可以通过 local.properties 文件指定 NDK 位置

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3.2 开发步骤

NDK 的指定后，就可以进行 NDK 开发，下面列出 NDK 开发的主要步骤和其中的一些要点。

这里写图片描述

那下面我们就按步骤，结合一个例子来尝试一下

创建工程 JniTest ,并加入 native 方法

MainActivity中代码

package com.ralf.www.jnitest;

import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        Button button = (Button)findViewById(R.id.button);
        final TextView textView = (TextView)findViewById(R.id.text_view);

        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {

                //从JNI中获取字符串
                textView.setText(JniUtils.getString());
            }
        });
    }

}

JniUtils类代码，我把 native 方法单独拿出来，放到这个类里面

package com.ralf.www.jnitest;

/**
 * 作者：Ralf on 2017/11/9 17:31
 * desc：
 */
public class JniUtils {
    static {
        System.loadLibrary("jnitest");
    }

    public static native String getString();
}

可以看到 native 方法书写方式，类似于接口，但需要有关键字 native。

创建 jni文件夹

在 src—> main 下创建 jni 文件夹，并在连添加三个文件

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(1)jnitest.cpp (2)Android.mk (3)Applicationm.mk

编写 .c或.cpp文件

jnitest.cpp 代码，其中extern “C” 声明，是为了说明可能会用到 C 的代码

#include <jni.h>

extern "C" {
/*
 * Class:     com_ralf_www_jnitest_JniUtils
 * Method:    getString
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_ralf_www_jnitest_JniUtils_getString
  (JNIEnv *env, jclass jc){

    const char* ch = "String From JNI";
    return env->NewStringUTF(ch);
  }

}

注意： (1)函数名：JNIEXPORT + 返回类型 + JNICALL Java_+包名 + 类型 + 函数名（java中声明的），以下划线连接 (2)返回值类型，是 jni 中的数据类型，若没有返回类型，则使用 void (3)默认传入两个参数 JNIEnv* env(jvm运行环境), jobject obj(调用这个函数的Java对象)

配置编译环境 (1)Android.mk文件 .cpp 文件为 jnitest.cpp，对应的库的名字为 jnitest，即生成的 so 为 jnitest.so

LOCAL_PATH := $(call my-dir) 指定cpp文件位置

include $(CLEAR_VARS) #编译时清除旧库

LOCAL_MODULE    := libjnitest #生成so的名字，前面加lib
LOCAL_SRC_FILES := jnitest.cpp #需要编译的cpp文件

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) #注明生成动态库

(2)Application.mk文件这个文件中一般进行ABI管理，告诉ndk-build生成适用于那些CPU指令集的库文件，=all就是编译生成所有CPU指令集的库文件 APP_ABI :=all

(3)build.gradle 配置

Android{

  ...

  externalNativeBuild{
        //指定Android.mk文件
        ndkBuild{
            path 'src/main/jni/Android.mk'
        }
    }

    //生成so到指定路径下
    sourceSets{
        main{
            jni.srcDirs = []
            jniLibs.srcDirs = ['libs']
        }
    }
}

(4)gradle.properties设置

该文件中要加上这一句话 android.useDeprecatedNdk=true

加载动态库

加载比较简单了，前面得代码中已经写过了

(1)需要在static代码块中加载

(2)System.loadLibrary

(3) 库文件去掉.so, 去掉前面的lib

static {
    //加载动态库 libjnitest.so
    System.loadLibrary("jnitest");
}

4.常见错误

(1)函数名编写中容易出错，注意格式

(2)配置文件中Android.mk 中的module name 注意不要写错

(3)注意gradle文件的配置

代码地址

GitHub上源码