Android JNI编程学习笔记(二)——深入了解NDK

    在上一章我们主要讲解了Android NDK开发环境及相关工具的配置，大家都知道Android NDK是一套原生代码开发的工具集，帮助开发人员能够使用原生编程语言（如C/C++/汇编）实现一些对代码性能要求比较高的模块，并将其嵌入到Android应用程序中。

    本章的内容主要深入探讨Android NDK的组成，及一些Android Makefile文件的编写知识。（本章的内容主要参考：《Android C++ 高级编程-使用NDK》 和Android NDK官网主页）

Android NDK是一套综合工具集，包含API、交叉编译器、链接程序、调试器、构建工具、文档和示例应用。主要包含以下组件：

ARM 、X86 和 MIPS的交叉编译器

构建系统 （GUN Make）

Java原生接口头文件

C库

Math库

POSIX线程

最小的C++库

ZLib压缩库

动态链接库

Android日志库 

Android像素缓冲区库（ Android 2.2及以上版本）

Android原生应用APIs

OpenGL ES 3D图像库

OpenSL ES原生音频库

OpenMAX AL最小支持

Android NDK目录下一些重要的文件以及子目录：

ndk-build: 改shell脚本是Android NDK构建系统的起始点。ndk开发用的最多的脚本，每一次的构建都会用到它。

ndk-gdb: 改shell脚本允许用GNU调试器调试原生组件。 调试章节中会着重介绍。

ndk-stack:改shell脚本可以帮助分析原生组件崩溃时的堆栈追踪。 非常有用的脚本，在后续的调试章节中会着重介绍。

build:该目录包含了Android NDK构建系统的所有模块。

platforms: 该目录包含了支持不同Android 目标版本的头文件和库文件。

samples:该目录包含了一些示例应用程序，这些程序帮助你了解NDK开发，体验NDK的强大。

sources：该目录包含了可供开发人员导入到现有的Android NDK项目的一些共享模块。

toolchains:该目录包含目前Android NDK支持的不同目标机体系结构的交叉编译器。 目前支持：ARM X86 MIPS体系结构。

docs：该目录主要包含了一些介绍文档 以及参考资料。

Android NDK构建系统：

Android NDK的构建系统基于多种GUN Make片段构成。其主要目的使开发人员能够用很短的构建文档来描述原生的Android 应用程序；包括替开发人员制定的工具链，平台，CPU和ABI等很多细节。

组成NDK构建系统的片段可以在build/core子目录找到，知道它们的位置为以后构建系统的相关故障解决很有帮助。

Android.mk

Android.mk 隶属于GUN Makefile．向NDK编译器描述Android JNI项目的源码结构.是每一个NDK项目的必备组件．其位于jni子目录中．

经典的hello-jni项目下的Android.mk文件内容:

<pre name="code" class="html"># Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project## Licensed under the Apache License, Version 2.0 (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-2.0## 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-jniLOCAL_SRC_FILES := hello-jni.cinclude $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

这是一个GUN Makefile片段，和其它Makefile基本是一样的．　以"#"开头的是注释行，GUN Make工具并不会处理．根据命名规范，变量名要大写．

LOCAL_PATH := $(call my-dir) 定义LOCAL_PATH变量．Android.mk文档必须以LOCAL_PATH变量的定义开头．

Android编译系统利用LOCAL_PATH定位源文件位置．Android提供了一个名为my-dir的宏功能．通过my-dir获取当前目录位置．

include $(CLEAR_VARS) 用于清除除了LOCAL_PATH以外的LOCAL_<name>变量，例如LOCAL_MODULE，　LOCAL_SRC_FILES等等．

这样做主要是因为Android编译时　在单次执行中解析多个makefile文件　和　模块定义，而LOCAL_<name>是全局变量．清除它们可以避免冲突．

LOCAL_MODULE := hello-jni　利用LOCAL_MODULE给模块设定唯一的名称　hello-jni．本例中生成的是一个共享库，Android会为生成的文件添加适当的前缀　和　后缀．hello-jni模块最后会生成一个名为libhello-jni.so的文件．

LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c  指定了生成此模块所需要的源文件．

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)　指出模块最后生成的文件类型为动态库． Android NDK会将BUILD_SHARED_LIBRARY变量设置成build-shared-library.mk文件的存放位置．该makefile文件将源代码编译　和　组装成共享库的必要过程．

include $(BUILD_STATIC_LIBRARY)　最后生成静态库．Android应用程序并不直接使用静态库且应用程序包中也不包含静态库．　静态库主要用于提供功能，最后编译到其它动态库中．

include $(BUILD_EXCEUTABLE） 生成可执行文件，虽然会拷贝到libs目录下，但是并不会打包到apk文件中．可拷贝到android设备作为常规的linux应用程序执行．

Prebuilt库作用：

想在不发布源码情况下将模块发布给其他人使用．

提前编译好一些共享库，方便加速之后编译．

使用Prebuilt库：

虽然已经使用好，但是仍然需要提供一个Android.mk文件．

例如：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS)LOCAL_MODULE := aLOCAL_SRC_FILES := liba.soinclude $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)

此时并未做任何编译操作，只是把Prebuilt库复制到ndk　项目的libs目录下．ndk就可以像普通共享库一样使用Prebuilt库了．

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := a

Application.mk

Application.mk是ndk中一个可选的文件．　和　Android.mk文件一样，也存放在jni目录下．Application.mk的目的是描述应用程序需要哪些模块；定义所有模块的通用变量等．

以下是Application.mk文件支持的变量：

APP_ABI:默认情况下，编译生成armeabi ABI的二进制文件，使用此变量可以为其它ABI生成二进制文件．　　例如APP_ABI := x86 　为x86设备生成二进制文件．

APP_MODULES:默认情况下，Android NDK编译Android.mk文件声明的所有模块．　该变量覆盖Android.mk的声明模块并提供一个用空格分开的，需要编译的模块列表．

APP_OPTIM:该变量可以设置为release　或　debug　以改变生成二进制文件的优化级别．默认是release模式，生成的二进制文件被高度优化．　此变量被设置为debug时生成更容易调试的未优化二进制文件．

APP_CPPFLAGS:此变量列出了一些编译器标志，在编译任何模块的C++源文件时标志会传给编译器．

APP_BUILD_SCRIPT:默认情况下，Android NDK会在项目的jni目录下查找Android.mk　然后编译．　可以使用改变量改变上述行为，并使用不同的生成文件．

APP_STL:默认情况下，Android NDK使用最小的STL运行库．　可以使用该变量选择不同的STL．

APP_GNUSTL_FORCE_CPP_FEATURES:声明所有模块都依赖于具体的C++特性，如RTTI, exceptions等．

APP_SHORT_COMMANDS:在大量的源文件情况下，使编译系统使用更短的命令．

使用NDK-BUILD脚本命令

执行ndk-build脚本启动编译Android jni项目．　该命令提供了一组参数方便维护　和　控制编译过程．

-C:默认情况下，nkd-build应该在主项目目录下执行．-C可以指定命令行中NDK项目的位置．使ndk-build命令可以在任何位置开始. ndk-build -C /path/to/the/project

-B:如果源码未修改，Android NDK就不会重编项目．可以用-B强制重新编译所有源码. ndk-build -B

clean: 清理生成的二进制文件和目标文件．　ndk-build clean

-j n　：　使在编译时并行编译． n代表了并行编译的命令总数　ndk-build -j 4

NDK_LOG=1　：启用内部状态日志功能．在编译时产生大量的日志，日志信息前缀是：Android NDK．　用于排除编译错误．

V=1 : 实际执行的构建命令．

NDK_DEBUG=1 :　生成可调试的本地代码．