Android开发之NDK

NDK

NDK全称：Native Development Kit。

关于NDK，360百科是这么说的：
1.NDK是一系列工具的集合。

• 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文件隔离平台、CPU、API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。

2.NDK提供了一份稳定、功能有限的API头文件声明。

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）。

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,2011发布NDK。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。

NDK作用

• 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。

• 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。

• 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。（在前面性能优化中有提及）

• 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。

具体可参考：NDK 入门指南

JNI

JNI是Java Native Interface的缩写，它提供了若干的API实现了Java和其他语言的通信（主要是C&C++）。从Java1.1开始，JNI标准成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI一开始是为了本地已编译语言，尤其是C和C++而设计的，但是它并不妨碍你使用其他编程语言，只要调用约定受支持就可以了。使用java与本地已编译的代码交互，通常会丧失平台可移植性。但是，有些情况下这样做是可以接受的，甚至是必须的。例如，使用一些旧的库，与硬件、操作系统进行交互，或者为了提高程序的性能。JNI标准至少要保证本地代码能工作在任何Java 虚拟机环境。

通俗点的意思就是用JAVA调用C或者C++。在实际开发过程中很可能会使用到C或者C++开发的DLL（windows平台），或者so（Linux平台），这个时候就需要用JAVA来调用DLL或者so文件。

开发NDK时，需要用到JNI。

接口分析

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_test01_Test_firstTest (JNIEnv * env, jobject obj);

• JNIEXPORT ：在Jni编程中所有本地语言实现Jni接口的方法前面都有一个"JNIEXPORT",这个可以看做是Jni的一个标志，至今为止没发现它有什么特殊的用处。

• void ：这个学过编程的人都知道，当然是方法的返回值了。

• JNICALL ：这个可以理解为Jni 和Call两个部分，和起来的意思就是 Jni调用XXX（后面的XXX就是JAVA的方法名）。

• Java_com_test01_Test_firstTest：这个就是被上一步中被调用的部分，也就是Java中的native 方法名，这里起名字的方式比较特别，是：包名+类名+方法名。

• JNIEnv * env：这个env可以看做是Jni接口本身的一个对象，jni.h头文件中存在着大量被封装好的函数，这些函数也是Jni编程中经常被使用到的，要想调用这些函数就需要使用JNIEnv这个对象。例如：env->GetObjectClass()。

Jni中的数据类型

每一个Java的数据类型在Jni中都一个和它相对应的数据类型，这样才能保证Java调用C或者C++的过程中数据的正确性。jni.h头文件中定义的类型:


NDK环境搭建

下载NDK，下载具体文件解压即可，也可使用studio的sdk manager下载安装

Android-Studio配置

配置NDK路径

• 右击Module->Open Module Setting->SDK Location->Android NDK Location

• 或者直接修改local.properties文件

QQ图片20170410212255.png

创建Library项目，定义模板类，此类主要为了生成so文件用，so文件生成后可删除

// 包名和类名要和.cpp或者.c文件中一致package com.ndkdemo;public class MathKit{   // 定义native本地方法，和普通方法相同，加上native关键字    public static native int square(int num);}

创建jni目录，默认为src/main/jni

javah命令生成.h文件

在Android Studio找到View->Tool Windows->Terminal 打开命令行:
执行如下命令：

javah -d NDKDemo/src/main/jni/ -classpath D:/AndroidStudioProjects/MyWork/NDKDemo/build/intermediates/classes/debug  -jni com.ndkdemo.MathKit

或者

cd D:/AndroidStudioProjects/MyWork/NDKDemo/build/intermediates/classes/debugjavah com.ndkdemo.MathKit

-d . 表示将在当前目录下生成一个当前命令行文件夹，产生的头文件就在这里面了；
-classpath < PATH> 指明class文件所在的位置（目录）
-jni com.ndkdemo.MathKit 指定类名

javah命令主要用于在JNI开发的时，把java代码声明的JNI方法转化成C\C++ 头文件，以便进行JNI的C\C++ 端程序的开发。
但是需要注意的是javah命令对Android编译生成的类文件并不能正常工作。如果对于Android的JNI要想生成C\C++ 头文件的话，可能只有先写个纯的java代码来进行JNI定义，接着用JDK编译，然后再用javah命令生成JNI的C\C++ 头文件。当然你也可以不用javah命令，直接手写JNI的C\C++ 头文件。

创建cpp文件，文件名最好和.h文件同名，便于管理编辑.cpp文件

#include <com_ndkdemo_MathKit.h>JNIEXPORT jintJNICALL Java_com_ndkdemo_MathKit_square        (JNIEnv *env, jclass cls, jint num){    return num * num;}

在app module目录下的build.gradle配置ndk选项

defaultConfig {    ......    ndk{           moduleName "ndklib"         //生成的so名字,实际为 libndklib.so           abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "arm64-v8a", "x86"  //输出指定三种abi体系结构下的so库        }}buildTypes {        release {            minifyEnabled false            proguardFiles 'proguard-rules.pro'            ndk {                moduleName "jnimain"                abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a"            }        }    }

Make上述Library项目，生成so文件

先在gradle.properties中添加:android.useDeprecatedNdk=true

生成的so文件在如下目录，生成的so文件为 =lib+ 配置生成名 .so
<Module主目录>/build/intermediates/ndk/debug/lib/arm64-v8a/libndklib.so
<Module主目录>/build/intermediates/ndk/debug/lib/armeabi/libndklib.so
<Module主目录>/build/intermediates/ndk/debug/lib/armeabi-v7a/libndklib.so
<Module主目录>/build/intermediates/ndk/debug/lib/x86/libndklib.so

在其他Application项目中引用

1.直接引用Library Module
定义和模板类相同类，包名+类名和此前jni中一致

// 包名和类名要和.cpp或者.c文件中一致package com.ndkdemo;public class MathKit{    static{        // 对应库文件名称，要一致。生成的.so文件名为libndklib.so，        // 那么loadLibrary为ndklib，去掉前面的lib及后面的.so        System.loadLibrary("NDKDemo");    }   // 定义native本地方法，和普通方法相同，加上native关键字    public static native int square(int num);}

在应用中使用静态方式调用native方法
例如: MathKit.square(10)

2.创建src/main/jniLibs目录，把生成的so文件拷贝进去调用natvie方法方式同上

自定义jni路径和so文件路径

1.jni编辑路径自定义

android {  sourceSets.main {      jni.srcDirs 'src/main/source'  }}

2.so文件路径自定义

sourceSets {        main {            jniLibs.srcDirs = ['libs']        }    }

由于Android Studio以强大的方式集成了NDK, 所以上面很多配置都不需要写. 方便了很多..mk文件不用自己写。