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Android NDK 开发教程

  • 时间:2020-12-31 00:01 编辑: 来源: 阅读:
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摘要:Android NDK 开发教程
Android NDK 是在SDK前面又加上了“原生”二字,即Native Development Kit,因此又被Google称为“NDK”。 众所周知,Android程序运行在Dalvik虚拟机中,NDK允许用户使用类似C / C++之类的原生代码语言执行部分程序。 [b]NDK包括了:[/b] 从C / C++生成原生代码库所需要的工具和build files。 将一致的原生库嵌入可以在Android设备上部署的应用程序包文件(application packages files ,即.apk文件)中。 支持所有未来Android平台的一些列原生系统头文件和库  一、NDK产生的背景   Android平台从诞生起,就已经支持C、C++开发。众所周知,Android的SDK基于Java实现,这意味着基于Android SDK进行开发的第三方应用都必须使用Java语言。但这并不等同于“第三方应用只能使用Java”。在Android SDK首次发布时,Google就宣称其虚拟机Dalvik支持JNI编程方式,也就是第三方应用完全可以通过JNI调用自己的C动态库,即在Android平台上,“Java+C”的编程方式是一直都可以实现的。   不过,Google也表示,使用原生SDK编程相比Dalvik虚拟机也有一些劣势,Android SDK文档里,找不到任何JNI方面的帮助。即使第三方应用开发者使用JNI完成了自己的C动态链接库(so)开发,但是so如何和应用程序一起打包成apk并发布?这里面也存在技术障碍。比如程序更加复杂,兼容性难以保障,无法访问Framework API,Debug难度更大等。开发者需要自行斟酌使用。   于是NDK就应运而生了。NDK全称是Native Development Kit。   NDK的发布,使“Java+C”的开发方式终于转正,成为官方支持的开发方式。NDK将是Android平台支持C开发的开端。 二、为什么使用NDK   1.代码的保护。由于apk的java层代码很容易被反编译,而C/C++库反汇难度较大。   2.可以方便地使用现存的开源库。大部分现存的开源库都是用C/C++代码编写的。   3.提高程序的执行效率。将要求高性能的应用逻辑使用C开发,从而提高应用程序的执行效率。   4.便于移植。用C/C++写得库可以方便在其他的嵌入式平台上再次使用。 三、NDK简介       [b]1.NDK是一系列工具的集合[/b]        NDK提供了一系列的工具,帮助开发者快速开发C(或C++)的动态库,并能自动将so和java应用一起打包成apk。这些工具对开发者的帮助是巨大的。 NDK集成了交叉编译器,并提供了相应的mk文件隔离CPU、平台、ABI等差异,开发人员只需要简单修改mk文件(指出“哪些文件需要编译”、“编译特性要求”等),就可以创建出so。 NDK可以自动地将so和Java应用一起打包,极大地减轻了开发人员的打包工作。       [b] 2.NDK提供了一份稳定、功能有限的API头文件声明[/b]        Google明确声明该API是稳定的,在后续所有版本中都稳定支持当前发布的API。从该版本的NDK中看出,这些API支持的功能非常有限,包含有:C标准库(libc)、标准数学库(libm)、压缩库(libz)、Log库(liblog)。 四、NDK开发环境的搭建 [b]1.下载安装Android NDK[/b]   地址:braincol@ubuntu:~$ cd workspace/android/NDK/hello-jni/   ls查看工程文件   braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  res  src   可以看到目前仅仅有几个标准的android应用程序的文件(夹)。   首先我们在工程目录下建立一个jni文件夹: braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ mkdir jni braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  jni  res  src   下面就可以生成相应的.h文件了: braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ javah -classpath bin -d jni com.example.hellojni.HelloJni   -classpath bin:表示类的路劲   -d jni: 表示生成的头文件存放的目录   com.example.hellojni.HelloJni 则是完整类名   这一步的成功要建立在已经在 bin/com/example/hellojni/  目录下生成了 HelloJni.class的基础之上。现在可以看到jni目录下多了个.h文件: braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd jni/ braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ ls com_example_hellojni_HelloJni.h   我们来看看com_example_hellojni_HelloJni.h的内容:   com_example_hellojni_HelloJni.h :
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_example_hellojni_HelloJni */
#ifndef _Included_com_example_hellojni_HelloJni
#define _Included_com_example_hellojni_HelloJni
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:   com_example_hellojni_HelloJni
 * Method:  stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI
 (JNIEnv *, jobject);
/*
 * Class:   com_example_hellojni_HelloJni
 * Method:  unimplementedStringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI
 (JNIEnv *, jobject);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

  上面代码中的JNIEXPORT 和 JNICALL 是jni的宏,在android的jni中不需要,当然写上去也不会有错。从上面的源码中可以看出这个函数名那是相当的长啊。。。。 不过还是很有规律的, 完全按照:java_pacakege_class_mathod 形式来命名。   也就是说:   Hello.java中 stringFromJNI() 方法对应于 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 方法   HelloJni.java中的 unimplementedStringFromJNI() 方法对应于 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI() 方法   注意下其中的注释:   Signature: ()Ljava/lang/String;   ()Ljava/lang/String;()表示函数的参数为空(这里为空是指除了JNIEnv *, jobject 这两个参数之外没有其他参数,JNIEnv*, jobject是所有jni函数必有的两个参数,分别表示jni环境和对应的java类(或对象)本身),Ljava/lang/String; 表示函数的返回值是java的String对象。 b. 编写相应的.c文件:   hello-jni.c :
#include <string.h>
#include <jni.h>
/* This is a trivial JNI example where we use a native method
 * to return a new VM String. See the corresponding Java source
 * file located at:
 *  apps/samples/hello-jni/project/src/com/example/HelloJni/HelloJni.java
 */
jstring Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz )
{
  return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");
}
  这里只是实现了Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI方法,而 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI 方法并没有实现,因为在HelloJni.java中只调用了stringFromJNI()方法,所以unimplementedStringFromJNI()方法没有实现也没关系,不过建议最好还是把所有java中定义的本地方法都实现了,写个空函数也行啊。。。有总比没有好。   Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 函数只是简单的返回了一个内容为 "Hello from JNI !" 的jstring对象(对应于java中的String对象)。hello-jni.c文件已经编写好了,现在可以把com_example_hellojni_HelloJni.h文件给删了,当然留着也行,只是我还是习惯把不需要的文件给清理干净了。 3)编译hello-jni.c 生成相应的库 a 编写Android.mk文件   在jni目录下(即hello-jni.c 同级目录下)新建一个Android.mk文件,Android.mk 文件是Android 的 makefile文件,内容如下:
# Copyright (C) The Android Open Source Project
#
# Licensed under the Apache License, Version . (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-.
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
#
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE  := hello-jni
LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
  这个Androd.mk文件很短,下面我们来逐行解释下:     LOCAL_PATH := $(call my-dir)   一个Android.mk 文件首先必须定义好LOCAL_PATH变量。它用于在开发树中查找源文件。在这个例子中,宏函数'my-dir', 由编译系统提供,用于返回当前路径(即包含Android.mk file文件的目录)。     include $( CLEAR_VARS)   CLEAR_VARS由编译系统提供,指定让GNU MAKEFILE为你清除许多LOCAL_XXX变量(例如 LOCAL_MODULE, LOCAL_SRC_FILES, LOCAL_STATIC_LIBRARIES, 等等...), 除LOCAL_PATH 。这是必要的,因为所有的编译控制文件都在同一个GNU MAKE执行环境中,所有的变量都是全局的。     LOCAL_MODULE := hello-jni   编译的目标对象,LOCAL_MODULE变量必须定义,以标识你在Android.mk文件中描述的每个模块。名称必须是唯一的,而且不包含任何空格。 注意:编译系统会自动产生合适的前缀和后缀,换句话说,一个被命名为'hello-jni'的共享库模块,将会生成'libhello-jni.so'文件。   重要注意事项:如果你把库命名为‘libhello-jni',编译系统将不会添加任何的lib前缀,也会生成 'libhello-jni.so',这是为了支持来源于Android平台的源代码的Android.mk文件,如果你确实需要这么做的话。     LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c   LOCAL_SRC_FILES变量必须包含将要编译打包进模块中的C或C++源代码文件。注意,你不用在这里列出头文件和包含文件,因为编译系统将会自动为你找出依赖型的文件;仅仅列出直接传递给编译器的源代码文件就好。   注意,默认的C++源码文件的扩展名是'.cpp'. 指定一个不同的扩展名也是可能的,只要定义LOCAL_DEFAULT_CPP_EXTENSION变量,不要忘记开始的小圆点(也就是'.cxx',而不是'cxx')     include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)   BUILD_SHARED_LIBRARY表示编译生成共享库,是编译系统提供的变量,指向一个GNU Makefile脚本,负责收集自从上次调用'include $(CLEAR_VARS)'以来,定义在LOCAL_XXX变量中的所有信息,并且决定编译什么,如何正确地去做。还有 BUILD_STATIC_LIBRARY变量表示生成静态库:lib$(LOCAL_MODULE).a, BUILD_EXECUTABLE 表示生成可执行文件。 b. 生成.so共享库文件   Andro文件已经编写好了,现在可以用android NDK开发包中的 ndk-build脚本生成对应的.so共享库了,方法如下:     braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ cd ..     braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls     AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  jni  libs  obj  res  src     braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ndk-build     Gdbserver      : [arm-linux-androideabi-4.4.3] libs/armeabi/gdbserver     Gdbsetup       : libs/armeabi/gdb.setup     Install        : libhello-jni.so => libs/armeabi/libhello-jni.so   可以看到已经正确的生成了libhello-jni.so共享库了, 我们去 libs/armeabi/ 目录下看看:     braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd libs/     braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ ls     armeabi     braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ cd armeabi/     braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs/armeabi$ ls     gdbserver  gdb.setup  libhello-jni.so 4)在eclipse重新编译HelloJni工程,生成apk   eclipse中刷新下HelloJni工程,重新编译生成apk,libhello-jni.so共享库会一起打包在apk文件内。在模拟器中看看运行结果。
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