Android NDK 概述（Android NDK Overview）

Android NDK 功能概述

Android NDK就是一套用于把C/C++源码编译得到的二进制机器码嵌入应用安装包的工具。

Android NDK是对Android SDK的一个补充，可以帮助你：

1）生成符合JNI规范的共享库（运行在Android 1.5以上系统，主要是ARM CPU）

2）将共享库拷贝到工程合适位置（拷贝之后，在生成apk时，该共享库自动打包进最终的apk文件）。

3）将来的NDK版本，会提供调试本地码的工具（利用gdb连接和大量源码及符号信息）。

Android NDK提供了：

1）一套交叉编译工具链（编译器、链接器等），可在Linux, OS X和Windows(通过 Cygwin）系统上直接编译出ARM代码。

2）一套系统头文件。这些头文件对应Android平台的稳定API（见Android Stable APIs）。所谓稳定API，就是今后更高版本的Android系统都会支持的API。

3）一个编译系统。开发人员只需编写很短的编译脚本文件，描述哪些源码文件需要编译，如何编译。该编译系统能处理繁琐的工具链/平台/CPU/ABI 等细节。今后版本的NDK将支持更多工具链、平台、系统接口，而不用修改编译脚本。

注意事项：

1）Android NDK只能用于Cupcake以后（即Android 1.5 以后）。尤其是1.0和1.1版Android，NDK完全不支持（因为ABI和工具链有一些修改，导致了不兼容）。

2）Android系统除稳定API，还自带很多共享库，但大部分都是可变的，今后有可能做修改。使用非稳定的API，在系统更新之后，程序可能无法工作。

I. Android NDK的目标

Android 虚拟机支持通过JNI调用本地码实现的函数（本地码就是C/C++编写，在不同平台上编译得到的机器指令。对arm而言，就是arm指令；对x86而言，就是x86指令）。这意味着：

1）你在用java开发Android应用时，可以用native关键字，声明相应方法是在本地码中实现的。例如：

    native byte[] loadFile(String filePath);

2）对于这些native方法，你必须提供一个共享库（*.so文件），包含这些方法的实现。这个共享库将来会打包进apk。这个共享库必须按照UNIX共享库的命名规则命名，例如：

        lib<something>.so

    它还必须包含一个标准的JNI入口函数。

3）java程序在使用这些native方法之前，必须加载该共享库。例如，下面代码是在启动的时候加载：

    static {

        System.loadLibrary("FileLoader");   // 这里应该取共享库文件名中间部分，不含“lib”前缀和“.so”后缀。

    }

II. Android NDK不能完成的事情

用NDK开发一个一般化程序不是好方法，应该尽量用Java开发，处理各种Android系统事件和Android程序生命周期。

不过，你可以利用NDK来编写一个程序（大部分是C/C++），然后用一个小的启动器（Java）来加载。

对JNI有一程度的了解，能够帮助你更好地使用NDK。

NDK其实只提供了Android系统库的少数有限API，更多API因为可能修改所以没有在NDK中提供（因此找不到相应的头文件）。

III. NDK开发步骤

这里初步描述一下如何使用Android NDK进行开发：

1）将源码文件放在 $PROJECT/jni/...

2）编写 $PROJECT/jni/Android.mk 文件（编译脚本，供Android NDK编译系统使用）

3）可选：编写 $PROJECT/jni/Application.mk （供Android NDK编译系统使用。非必须。

可以用来支持更多的CPU平台，或用来修改编译器参数）。

4）进入工程根目录之后，运行ndk-build，完成编译。编译完成后，会自动拷贝strip过的共享库

到工程的根目录。然后，通过正常步骤来生成最终的apk文件。

上面步骤更详细的描述如下：

III.1 配置 NDK： 老版本NDK需要运行 build/host-setup.sh 脚本(配置NDK）。NDK r4之后（含r4），不需要该步骤。

III.2 拷贝C/C++文件到jni目录：  将 C/C++ 文件拷贝到 $PROJECT/jni/ 。该目录下的文件结构任意，不影响最终的apk。

    C++代码的默认文件扩展名为cpp，其他扩展名也可以（见 android-mk ）。 也可以把源码放到其他地方，只要在Android.mk中写明即可。

III.3 编写 Android.mk：  该文件有自己的语法（见android-mk）。NDK是把那些C/C++代码文件看做不同的“模块”，每个模块可以是一个静态库，也可以是一个动态库。在一个Android.mk文件中可以定义多个模块。也可以为每个模块写一个android.mk。

注意：同一个Android.mk可能被Android编译系统解析多次，所以要注意前面的环境变量对后面的影响。

默认情况下，NDK会寻找 $PROJECT/jni/Android.mk 文件。如果jni目录下还有子目录，可以在这些子目录中创建Android.mk，然后在最顶层的Android.mk文件中把这些Android.mk包含进来。有一个辅助函数（将把jni目录下所有的Android.mk包含进来）：

include $(call all-subdir-makefiles)

III.4 编写 Application.mk（可选）： Application.mk描述程序自身，而Android.mk描述模块如何编译。Application.mk提供很多功能，一些重要功能如下：

1）列出你的程序必需的模块   2）指定CPU架构   3）可选信息：例如想要release还是debug版本，C/C++编译器标志等全局性信息。

该文件是可选的，如果你没有提供，则编译系统用默认的Application.mk（将Android.mk文件中描述的模块全部编译，默认CPU为armeabi）

使用Application.mk的两种方法：

1）放在 $PROJECT/jni/Application.mk ，会被ndk-build脚本自动检测。

2）放在 $NDK/apps/<name>/Application.mk，进入NDK所在目录，执行 make APP=<name> 来完成编译。

以上第2）种方法用于NDK r4以前，现在依然支持（兼容）。 建议用方法1），因为它更简单，且不需要修改NDK安装目录。

III.5 调用NDK编译系统

调用的方式有2种：1）直接执行 ndk-build （更好） 2）在 $NDK/apps 下新建一个子目录的方法（老方法）

这两种方法编译成功后，将把strip过的二进制模块（即共享库）拷贝到工程目录（没有strip的模块也会保留，用于调试）。

1）用 ndk-build 命令

ndk-build脚本位于NDK的根目录，可以在进入工程目录之后调用（工程目录就是你的Android工程中，AndroidManifest.xml文件所在的目录）。

例如：

        $cd /home/wuxiao/workspace/NotePad  (NotePad 是用eclipse创建的）

        $ndk-build

        $ndk-build clean         相当于 make clean

        $ndk-build -B V=1        -B 是强制重新编译，  V=1 表示打印详细信息

编译出二进制代码后，按普通Android的app的步骤，生成apk。此时共享库已拷贝到工程的根目录，

所以这个共享库会进入apk。

2）老方法：用 $NDK/apps/<name>/Application.mk 方式（为了兼容而保留，即将被删除，此处省略）

IV. 编译生成apk

用NDK生成二进制模块后，按正常步骤编译生成apk（可用ant或ADT，在Android SDK文档中讲解）。

生成的apk包含该共享库。用户在安装该apk的时候，共享库会被系统自动提取。

V. 调试该共享库

NDK提供了一个ndk-gdb，运行后开启一个调试会话，连接到你的应用程序。

这种本地码调试只能在Android 2.2以上系统应用，不需要root权限或其他特权，只需要开启调试。

大致步骤如下（详细步骤见文档 NDK-BUILD）：

1）在 AndroidManifest.xml 中设置调试功能为开启（将 android:debuggable 设置为 true）。

2）用 ndk-build 编译共享库，生成apk，安装apk

3）启动该程序

4）cd进入工程目录，执行 ndk-gdb，就进入了gdb命令行。