Android开发笔记（六十九）JNI实战

NDK

NDK的用途

NDK全称为Native Development Kit，意即原生的开发工具，NDK允许开发者在APP中通过C/C++代码执行部分程序。它是Android提供的方便开发者通过JNI接口进行Java与C/C++交叉编译的工具集。
NDK的用于概括来说主要分为以下几种情况（以下三点摘自百度百科）： 
1. 代码的保护，由于apk的Java层代码很容易被反编译，而C/C++库反编译难度较大；
2. 在NDK中调用第三方C/C++库，因为很多的开源库都是用C/C++代码编写的，例如：OpenGL，FFmpeg等；
3. 便于移植，用C/C++写的库可以很方便在其它的嵌入式平台上再次使用。

NDK环境搭建

NDK与SDK是分开的，所以需要另外下载NDK，下载下来的NDK无需安装只需解压。然后打开ADT，依次打开菜单“Window”——“Preferences”——“Android”——“NDK”，在弹窗中输入本地的NDK目录。
接着新建一个Android工程，右击工程名，右键菜单依次选择“Android Tools”——“Add Native Support”，即在工程中添加了NDK支持，可以进行JNI开发了。

JNI

JNI的概念

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++）。虽然JNI是java的平台标准，但要想在Android上使用JNI，还得配合NDK才行。
NDK提供了C/C++标准库的头文件，以及标准库的动态链接文件（主要是.a文件和.so文件）。而JNI是在自己工程下面编写JNI接口的C/C++代码以及mk编译文件，代码中要包含NDK的头文件，然后mk文件又依据规则把标准库链接进去，编译通过形成最终的so动态库文件。这样才能在APP中调用JNI接口。

JNI的开发步骤

下面是本人总结的jni开发步骤：
1、首先确保NDK环境搭建完成，并且Android工程已经添加了NDK的支持。
2、在要调用jni接口的Activity代码中添加jni接口定义，以及加载jni动态库，代码示例如下：

    public native String abiFromJNI(int i1, float f1, double d1, boolean b1);    public native String unimplementedAbiFromJNI(int i1, float f1, double d1, boolean b1);    static {        System.loadLibrary("test_jni");    }

3、转到工程的jni目录下，在c/cpp文件中编写C/C++代码。注意C代码中对接口名称的命名规则是：Java_包名_Activity类名_函数名，其中包名中的点号要替换为下划线。
4、在Android.mk中添加cpp文件名称，告知编译器有新的c代码需要编译。
5、jni默认只会生成armeabi版本的so，如果还需要其它版本的so，要新建编译文件Application.mk，补充内容“APP_ABI := armeabi armeabi-v7a x86”等等，如想要生成所有版本的so，可填写“APP_ABI := all”。

JNI与C/C++数据类型的转换

JNI作为Java与C/C++之间的联系桥梁，需要对基本数据类型进行转换，下面是几种基本数据类型的对应关系：
整型：int（Java），jint（JNI），int（C/C++）
浮点数：float（Java），jfloat（JNI），float（C/C++）
双精度：double（Java），jdouble（JNI），double（C/C++）
布尔型：boolean（Java），jboolean（JNI），unsigned char（C/C++）
字符串：String（Java），jstring（JNI），const char*（C/C++）
其中整型、浮点数、双精度三种可以直接使用，布尔型和字符串需要处理后才能使用。
布尔类型中，Java的false对应C/C++的0，Java的true对应C/C++的1。
字符串类型的处理有点麻烦，JNI使用env->GetStringUTFChars方法将jstring类型转为const char*，使用env->NewStringUTF方法将const char*转为jstring类型。

JNI编码的注意事项

下面是本人在实际开发中，总结出来的几个注意事项（不完整，在实际工作中持续更新）：
1、每个接口必须写在不同的c文件中，同时要修改Android.mk，在LOCAL_SRC_FILES处补充编译新增加的c文件。
2、socket操作要设置上网权限，否则socket函数总是返回-1。
3、c代码中的变量尽量都初始化。因为发现有的变量在linux和模拟器都没问题，但在真机上若不初始化，其值就不可预知。
4、由于jni接口名称包含包名、类型、函数名，因此生成的so动态库在另一个工程调用时，务必保证路径完整一致才能正常调用。
5、cpp代码中若要使用std标准库，需要修改Application.mk加入“APP_STL := gnustl_static”。
6、如果导入别人写的jni工程，打开cpp文件时可能会提示以下错误，不过一般不影响编译。
“Unresolved inclusion: <jni.h>”，右击工程依次选择“Properties”——“C/C++ General”——“Paths And Symbols”——“Includes”——“Add”，添加编译平台的头文件目录，例如“D:\android-ndk-r10d\platforms\android-19\arch-arm\usr\include”。
“Unresolved inclusion: <iostream>”、“Symbol 'std' could not be resolved”，在上面步骤的添加目录处补充添加std库的头文件，如“D:\android-ndk-r10d\sources\cxx-stl\gnu-libstdc++\4.9\include”。
“Invalid arguments ' Candidates are: void * memcpy(void *, const void *, ?) '”，在上面步骤的添加目录处补充添加预编译库的头文件，如“D:\android-ndk-r10d\toolchains\arm-linux-androideabi-4.9\prebuilt\windows-x86_64\lib\gcc\arm-linux-androideabi\4.9\include”。
“Type 'string' could not be resolved”，这个问题我找来找去也没有解决办法，看来追求完美主义也不是个容易的事。

代码示例

网上对jni例子的代码讲解多是测试性质，没有多少实际开发意义。现在刚好工作有个根据ip查找对方电脑名称的要求，这可算是把jni派上用场了。根据ip查找对方电脑名称及MAC地址，CSDN上有现成的c代码，当然那是linux环境下的c代码，倘若移植到Android，还是得做些修改处理。下面就是改好的代码示例：

#include <jni.h>#include <string.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <netdb.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#define send_MAXSIZE 50#define recv_MAXSIZE 1024struct NETBIOSNS{unsigned short int tid;//unsigned short int 占2字节unsigned short int flags;    unsigned short int questions;    unsigned short int answerRRS;unsigned short int authorityRRS;unsigned short int additionalRRS;unsigned char name[34];    unsigned short int type;    unsigned short int classe;};char *getMacFromIp(const char *ip);extern "C"jstringJava_com_example_exmjni_ApActivity_macFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz, jstring ip){const char* str_ip;str_ip = env->GetStringUTFChars(ip, 0);return env->NewStringUTF(getMacFromIp(str_ip));}char *getMacFromIp(const char *ip) {char str_mac[1024] = {0};struct sockaddr_in toAddr;   //sendto中使用的对方地址struct sockaddr_in fromAddr; //在recvfrom中使用的对方主机地址char send_buff[send_MAXSIZE];char recv_buff[recv_MAXSIZE];memset(send_buff, 0, sizeof(send_buff));memset(recv_buff, 0, sizeof(recv_buff));int sockfd;//socketunsigned int udp_port = 137;int inetat;if ( (inetat = inet_aton(ip, &toAddr.sin_addr)) == 0) {    sprintf(str_mac, "[%s] is not a valid IP address\n", ip);    return str_mac;}if ( (sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP)) < 0) {sprintf(str_mac, "%s socket error sockfd=%d, inetat=%d\n", ip, sockfd, inetat);return str_mac;}bzero((char*)&toAddr,sizeof(toAddr));toAddr.sin_family = AF_INET;toAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);//toAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//toAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.48.129");toAddr.sin_port = htons(udp_port);//struct ss; //包含 UDP结构体长度 和 字符串//memcpy(send_buff, &ss, sizeof(ss));//构造netbios结构包struct NETBIOSNS nbns;nbns.tid=0x0000;nbns.flags=0x0000;nbns.questions=0x0100;nbns.answerRRS=0x0000;nbns.authorityRRS=0x0000;nbns.additionalRRS=0x0000;nbns.name[0]=0x20;nbns.name[1]=0x43;nbns.name[2]=0x4b;int j=0;for (j=3;j<34;j++) {nbns.name[j]=0x41;}nbns.name[33]=0x00;    nbns.type=0x2100;    nbns.classe=0x0100;//memset(send_buff,..,sizeof(send_buff));把send_buff设置为udp包格式memcpy(send_buff, &nbns, sizeof(nbns));int send_num =0;send_num = sendto(sockfd, send_buff, sizeof(send_buff), 0, (struct sockaddr *)&toAddr, sizeof(toAddr) );if (send_num != sizeof(send_buff)) { //sizeof(nbns)=50 ?sprintf(str_mac, "%s sendto() error sockfd=%d, send_num=%d, sizeof(send_buff)=%d\n", ip, sockfd, send_num, sizeof(send_buff));//close(sockfd);shutdown(sockfd, 2);return str_mac;}int recv_num =0;recv_num = recvfrom(sockfd, recv_buff, sizeof(recv_buff), 0,  (struct sockaddr *)NULL, (int*)NULL);if (recv_num < 56) {sprintf(str_mac, "%s recvfrom() error sockfd=%d, recv_num=%d\n", ip, sockfd, recv_num);//close(sockfd);shutdown(sockfd, 2);return str_mac;}unsigned short int NumberOfNames=0;  //这里要初始化。因为发现linux和模拟器都没问题，真机上该变量若不初始化，其值就不可预知memcpy(&NumberOfNames, recv_buff+56, 1);int i=0;sprintf(str_mac, "%s%-12s : %s\n", str_mac, "IP Address", ip);sprintf(str_mac, "%s%-12s : ", str_mac, "Host Name");//sprintf(str_mac, "%s\nNumberOfNames=%d", str_mac, NumberOfNames);char str_name[1024] = {0};for (i=0; i<NumberOfNames; i++) {char NetbiosName[16];memcpy(NetbiosName, recv_buff+57+i*18, 16);//Segmentation faultsprintf(str_mac, "%s%s", str_mac, NetbiosName);if (i != NumberOfNames-1) {sprintf(str_mac, "%s/", str_mac);}//依次读取netbios nameif (i == 0) {sprintf(str_name, "%s", NetbiosName);}}unsigned short int mac[6]={0};sprintf(str_mac, "%s\n%-12s : ", str_mac, "MAC Address");sprintf(str_mac, "%s|", str_name);  //如要完整信息，可把此行注释for (i=0; i<6; i++) {memcpy(&mac[i], recv_buff+57+NumberOfNames*18+i,1);sprintf(str_mac, "%s%02X", str_mac, mac[i]);if (i != 5) {sprintf(str_mac, "%s-", str_mac);}}return str_mac;}

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