Android NDK入門


NDK能做什么?

概括來說主要分為以下幾種情況:

1. 代碼的保護,由於apk的java層代碼很容易被反編譯,而C/C++庫反匯難度較大。

2. 在NDK中調用第三方C/C++庫,因為大部分的開源庫都是用C/C++代碼編寫的。

3. 便於移植,用C/C++寫得庫可以方便在其他的嵌入式平台上再次使用。

入門的最好辦法就是學習Android自帶的例子, 這里就通過學習Android的NDK自帶的demo程序:hello-jni來達到這個目的。

一、 開發環境的搭建

  1. android的NDK開發需要在linux下進行: 因為需要把C/C++編寫的代碼生成能在arm上運行的.so文件,這就需要用到交叉編譯環境,而交叉編譯需要在linux系統下才能完成。
  2. 安裝android-ndk開發包,這個開發包可以在google android 官網下載: 通過這個開發包的工具才能將android jni 的C/C++的代碼編譯成庫
  3. android應用程序開發環境: 包括eclipse、java、 android sdk、 adt等。
  4. 下載ndk開發包后,解壓即可,然后在/etc/profile中,加入PATH環境變量,ndk包的絕對路徑,使用“ndk-build”來判斷是否安裝成功,若成功出現以下代碼:

Android NDK: Could not find application project directory !    
Android NDK: Please define the NDK_PROJECT_PATH variable to point to it.    
/home/braincol/workspace/android/android-ndk-r5/build/core/build-local.mk:85: *** Android NDK: Aborting    .  Stop.

  5. C++代碼編譯配置 

properties-->C/C++ Builder-->Builder Settings-->Build command中填入ndk-build文件所在的絕對路徑-->Behavior-->Build(Incremental build)將all用空格替換即可。

二、代碼的編寫

1.首先是寫java代碼

建立一個Android應用工程HelloJni,創建HelloJni.java文件:

HelloJni.java :

package com.example.hellojni;

import android.app.Activity;
import android.widget.TextView;
import android.os.Bundle;

public class HelloJni extends Activity{
    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState){
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(tv);

        TextView  tv = new TextView(this);
        tv.setText( stringFromJNI() );
    }

    public native String  stringFromJNI();

    public native String  unimplementedStringFromJNI();

    static {
        System.loadLibrary("hello-jni");
    }
}

這段代碼很簡單,注釋也很清晰,這里只提兩點:

static{ 
  System.loadLibrary("hello-jni"); 
}

表明程序開始運行的時候會加載hello-jni, static區聲明的代碼會先於onCreate方法執行。如果你的程序中有多個類,而且如果HelloJni這個類不是你應用程序的入口,那么hello-jni(完整的名字是libhello-jni.so)這個庫會在第一次使用HelloJni這個類的時候加載。

public native String stringFromJNI(); 
public native String unimplementedStringFromJNI();

可以看到這兩個方法的聲明中有native關鍵字, 這個關鍵字表示這兩個方法是本地方法,也就是說這兩個方法是通過本地代碼(C/C++)實現的,在java代碼中僅僅是聲明。

用eclipse編譯該工程,生成相應的.class文件,這步必須在下一步之前完成,因為生成.h文件需要用到相應的.class文件

2. 編寫相應的C/C++代碼

 

在編寫C/C++代碼之前,需要將Android Project轉化成C/C++ Project,才能在Android工程中新建source file,轉化步驟如下:

單擊工程-->右鍵-->New-->Other-->C/C++ -->Convert to a C/C++ Project-->按照下圖選項選好-->Finish即可。

注意:若在Project type中若選擇Executable,在之后的調試過程中,將出現"undefined reference to main"的錯誤,目前我尚未找到解決方案。

2.1 生成相應.h文件:

在與src同級的目錄處,新建jni文件夾,用於存放頭文件和源文件,然后使用javah命令,將Jni.java中的C實現的函數生成對應 的頭文件,命令如下:

javah -classpath bin/classes -d jni com.example.ndkhello.Jni 或者
javah -classpath /home/lanyan/android/workspace/HelloJni/bin/classes/ -d /home/lanyan/android/workspace/HelloJni/jni/ com.ly.test.hellojni.HelloJni

javah命令的解釋,可以查看javah -help,在使用時,務必注意,加載的類目錄必須是在bin/classes,因為是對.class文件進行操作,否則將報找不着類的錯誤。

我們再來看一下生成的頭文件的內容:

#include <jni.h>

#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

上面代碼中的JNIEXPORT 和 JNICALL 是jni的宏,在android的jni中不需要,當然寫上去也不會有錯。

上面的源碼完全按照:java_pacakege_class_mathod 形式來命名。

也就是說: 

Hello.java中 stringFromJNI() 方法對應於 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 方法

HelloJni.java中的 unimplementedStringFromJNI() 方法對應於 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI() 方法 

注意下其中的注釋:

Signature: ()Ljava/lang/String; 

()Ljava/lang/String;

()表示函數的參數為空(這里為空是指除了JNIEnv *, jobject 這兩個參數之外沒有其他參數,JNIEnv*, jobject是所有jni函數必有的兩個參數,分別表示jni環境和對應的java類(或對象)本身),

Ljava/lang/String; 表示函數的返回值是java的String對象。 

注意:此時非常容易出現"jni.h not a directory or file",需要在properties-->C/C++ Builder-->Environment-->Build Path加入ndk所在的絕對路徑;若是還是不行,就將jni.h拷貝到/usr/include的系統目錄下去。

2.2 編寫相應的.c文件

com_example_hellojni_HelloJni.c:

 

#include <string.h>
#include <jni.h>

jstring Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz ){
    return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");
}

 

3. 編譯hello-jni.c 生成相應的庫

3.1 編寫Android.mk文件

在jni目錄下(即hello-jni.c 同級目錄下)新建一個Android.mk文件,Android.mk 文件是Android 的 makefile文件,內容如下:

 

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE    := hello-jni
LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

 

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

一個Android.mk 文件首先必須定義好LOCAL_PATH變量。它用於在開發樹中查找源文件。在這個例子中,宏函數’my-dir’, 由編譯系統提供,用於返回當前路徑(即包含Android.mk file文件的目錄)。

include $( CLEAR_VARS)

CLEAR_VARS由編譯系統提供,指定讓GNU MAKEFILE為你清除許多LOCAL_XXX變量(例如 LOCAL_MODULE, LOCAL_SRC_FILES, LOCAL_STATIC_LIBRARIES, 等等...), 
除LOCAL_PATH 。這是必要的,因為所有的編譯控制文件都在同一個GNU MAKE執行環境中,所有的變量都是全局的。

LOCAL_MODULE := hello-jni

編譯的目標對象,LOCAL_MODULE變量必須定義,以標識你在Android.mk文件中描述的每個模塊。名稱必須是唯一的,而且不包含任何空格。

注意:編譯系統會自動產生合適的前綴和后綴,換句話說,一個被命名為'hello-jni'的共享庫模塊,將會生成'libhello-jni.so'文件。

重要注意事項:

如果你把庫命名為‘libhello-jni’,編譯系統將不會添加任何的lib前綴,也會生成 'libhello-jni.so',這是為了支持來源於Android平台的源代碼的Android.mk文件,如果你確實需要這么做的話。

LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

LOCAL_SRC_FILES變量必須包含將要編譯打包進模塊中的C或C++源代碼文件。注意,你不用在這里列出頭文件和包含文件,因為編譯系統將會自動為你找出依賴型的文件;僅僅列出直接傳遞給編譯器的源代碼文件就好。

注意,默認的C++源碼文件的擴展名是’.cpp’. 指定一個不同的擴展名也是可能的,只要定義LOCAL_DEFAULT_CPP_EXTENSION變量,不要忘記開始的小圓點(也就是’.cxx’,而不是’cxx’)

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

BUILD_SHARED_LIBRARY表示編譯生成共享庫,是編譯系統提供的變量,指向一個GNU Makefile腳本,負責收集自從上次調用'include $(CLEAR_VARS)'以來,定義在LOCAL_XXX變量中的所有信息,並且決定編譯什么,如何正確地去做。還有 BUILD_STATIC_LIBRARY變量表示生成靜態庫:lib$(LOCAL_MODULE).a, BUILD_EXECUTABLE 表示生成可執行文件。

3.2 生成.so共享庫文件

 在工程的根目錄下,在終端中,用ndk-build方法生成共享庫文件,在eclipse中重新編譯生成apk,libhello-jni.so共享庫會一起打包在apk文件內。


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