学习Android开发ndk编程入门教程

作者:课课家教育更新于： 2019-02-28 14:48:54

　　Android程序运行在Dalvik虚拟机中，NDK允许用户使用类似C / C++之类的原生代码语言执行部分程序。Android NDK是一套工具，允许Android应用开发者嵌入从C、C++源代码文件编译来的本地机器代码到各自的应用软件包中。 其只能被用于使用该平台的Cupcake (1.5)或是更新发布的系统映像。

      为何要用到NDK?

　　概括来说主要分为以下几种情况：

　　1. 代码的保护，由于apk的java层代码很容易被反编译，而C/C++库反汇难度较大。

　　2. 在NDK中调用第三方C/C++库，因为大部分的开源库都是用C/C++代码编写的。

　　3. 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。

　　下面就介绍下Android NDK的入门学习过程：

　　入门的最好办法就是学习Android自带的例子， 这里就通过学习Android的NDK自带的demo程序：hello-jni来达到这个目的。

　　一、 开发环境的搭建

　　android的NDK开发需要在Linux下进行： 因为需要把C/C++编写的代码生成能在arm上运行的.so文件，这就需要用到交叉编译环境，而交叉编译需要在linux系统下才能完成。

　　安装android-ndk开发包，这个开发包可以在google android 官网下载： 通过这个开发包的工具才能将android jni 的C/C++的代码编译成库

　　android应用程序开发环境： 包括eclipse、java、 android sdk、 adt等。

　　如何下载和安装android-ndk我这里就不啰嗦了，安装完之后，需要将android-ndk的路劲加到环境变量PATH中：

　　sudo gedit /etc/environment

　　在environment的PATH环境变量中添加你的android-ndk的安装路劲，然后再让这个更改的环境变量立即生效：

　　source /etc/environment

　　经过了上述步骤，在命令行下敲：

　　ndk-bulid

　　弹出如下的错误，而不是说ndk-build not found，就说明ndk环境已经安装成功了。

　　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.

　　二、代码的编写

　　1.首先是写java代码

　　建立一个Android应用工程HelloJni，创建HelloJni.java文件：

　　HelloJni.java :

　　这段代码很简单，注释也很清晰，这里只提两点：:

　　static{

　　System.loadLibrary("hello-jni");

　　}

　　表明程序开始运行的时候会加载hello-jni, static区声明的代码会先于onCreate方法执行。如果你的程序中有多个类，而且如果HelloJni这个类不是你应用程序的入口，那么hello-jni(完整的名字是libhello-jni.so)这个库会在第一次使用HelloJni这个类的时候加载。

　　public native String stringFromJNI();

　　public native String unimplementedStringFromJNI();

　　可以看到这两个方法的声明中有 native 关键字， 这个关键字表示这两个方法是本地方法，也就是说这两个方法是通过本地代码(C/C++)实现的，在java代码中仅仅是声明。

　　用eclipse编译该工程，生成相应的.class文件，这步必须在下一步之前完成，因为生成.h文件需要用到相应的.class文件。

　　2. 编写相应的C/C++代码

　　刚开始学的时候，有个问题会让人很困惑，相应的C/C++代码如何编写，函数名如何定义? 这里讲一个方法，利用javah这个工具生成相应的.h文件，然后根据这个.h文件编写相应的C/C++代码。

　　2.1 生成相应.h文件：

　　就拿我这的环境来说，首先在终端下进入刚刚建立的HelloJni工程的目录：

　　braincol@ubuntu:~$ cd workspace/android/NDK/hello-jni/

　　ls查看工程文件

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls

　　AndroidManifest.XML assets bin default.properties gen res src

　　可以看到目前仅仅有几个标准的android应用程序的文件(夹)。

　　首先我们在工程目录下建立一个jni文件夹：

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ mkdir jni

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls

　　AndroidManifest.xml assets bin default.properties gen jni res src

　　下面就可以生成相应的.h文件了：

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ javah -classpath bin -d jni com.example.hellojni.HelloJni

　　-classpath bin：表示类的路劲

　　-d jni: 表示生成的头文件存放的目录

　　com.example.hellojni.HelloJni 则是完整类名

　　这一步的成功要建立在已经在 bin/com/example/hellojni/ 目录下生成了 HelloJni.class的基础之上。

　　现在可以看到jni目录下多了个.h文件：

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd jni/

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ ls

　　com_example_hellojni_HelloJni.h

　　我们来看看com_example_hellojni_HelloJni.h的内容：

　　com_example_hellojni_HelloJni.h :

　　上面代码中的JNIEXPORT 和 JNICALL 是jni的宏，在android的jni中不需要，当然写上去也不会有错。

　　从上面的源码中可以看出这个函数名那是相当的长。 不过还是很有规律的， 完全按照：java_pacakege_class_mathod 形式来命名。

　　也就是说：

　　Hello.java中 stringFromJNI() 方法对应于 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 方法

　　HelloJni.java中的 unimplementedStringFromJNI() 方法对应于 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI() 方法

　　注意下其中的注释：

　　Signature: ()Ljava/lang/String;

　　()Ljava/lang/String;

　　()表示函数的参数为空(这里为空是指除了JNIEnv *, jobject 这两个参数之外没有其他参数，JNIEnv*, jobject是所有jni函数必有的两个参数，分别表示jni环境和对应的java类(或对象)本身)，

　　Ljava/lang/String; 表示函数的返回值是java的String对象。

　　2.2 编写相应的.c文件：

　　hello-jni.c :

　　这里只是实现了Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI方法，而 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI 方法并没有实现，因为在HelloJni.java中只调用了stringFromJNI()方法，所以unimplementedStringFromJNI()方法没有实现也没关系，不过建议最好还是把所有java中定义的本地方法都实现了，写个空函数也行啊。。。有总比没有好。

　　Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 函数只是简单的返回了一个内容为 "Hello from JNI !" 的jstring对象(对应于java中的String对象)。

　　hello-jni.c文件已经编写好了，现在可以把com_example_hellojni_HelloJni.h文件给删了，当然留着也行，只是我还是习惯把不需要的文件给清理干净了。

　　3. 编译hello-jni.c 生成相应的库

　　3.1 编写Android.mk文件

　　在jni目录下(即hello-jni.c 同级目录下)新建一个Android.mk文件，Android.mk 文件是Android 的 makefile文件，内容如下：

　　这个Androd.mk文件很短，下面我们来逐行解释下：

　　LOCAL_PATH := $(call my-dir)

　　一个Android.mk 文件首先必须定义好LOCAL_PATH变量。它用于在开发树中查找源文件。在这个例子中，宏函数’my-dir’, 由编译系统提供，用于返回当前路径(即包含Android.mk file文件的目录)。

　　include $( CLEAR_VARS)

　　CLEAR_VARS由编译系统提供，指定让GNU MAKEFILE为你清除许多LOCAL_XXX变量(例如 LOCAL_MODULE, LOCAL_SRC_FILES, LOCAL_STATIC_LIBRARIES, 等等...),

　　除LOCAL_PATH 。这是必要的，因为所有的编译控制文件都在同一个GNU MAKE执行环境中，所有的变量都是全局的。

　　LOCAL_MODULE := hello-jni

　　编译的目标对象，LOCAL_MODULE变量必须定义，以标识你在Android.mk文件中描述的每个模块。名称必须是唯一的，而且不包含任何空格。

　　注意：编译系统会自动产生合适的前缀和后缀，换句话说，一个被命名为'hello-jni'的共享库模块，将会生成'libhello-jni.so'文件。

　　重要注意事项：

　　如果你把库命名为‘libhello-jni’，编译系统将不会添加任何的lib前缀，也会生成 'libhello-jni.so'，这是为了支持来源于Android平台的源代码的Android.mk文件，如果你确实需要这么做的话。

　　LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

　　LOCAL_SRC_FILES变量必须包含将要编译打包进模块中的C或C++源代码文件。注意，你不用在这里列出头文件和包含文件，因为编译系统将会自动为你找出依赖型的文件;仅仅列出直接传递给编译器的源代码文件就好。

　　注意，默认的C++源码文件的扩展名是’.cpp’. 指定一个不同的扩展名也是可能的，只要定义LOCAL_DEFAULT_CPP_EXTENSION变量，不要忘记开始的小圆点(也就是’.cxx’,而不是’cxx’)

　　include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

　　BUILD_SHARED_LIBRARY表示编译生成共享库，是编译系统提供的变量，指向一个GNU Makefile脚本，负责收集自从上次调用'include $(CLEAR_VARS)'以来，定义在LOCAL_XXX变量中的所有信息，并且决定编译什么，如何正确地去做。还有 BUILD_STATIC_LIBRARY变量表示生成静态库：lib$(LOCAL_MODULE).a， BUILD_EXECUTABLE 表示生成可执行文件。

　　3.2 生成.so共享库文件

　　Andro文件已经编写好了，现在可以用android NDK开发包中的 ndk-build脚本生成对应的.so共享库了，方法如下：

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ cd ..

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls

　　AndroidManifest.xml assets bin default.properties gen jni libs obj res src

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ndk-build

　　Gdbserver : [arm-linux-androideabi-4.4.3] libs/armeabi/gdbserver

　　Gdbsetup : libs/armeabi/gdb.setup

　　Install : libhello-jni.so => libs/armeabi/libhello-jni.so

　　可以看到已经正确的生成了libhello-jni.so共享库了， 我们去 libs/armeabi/ 目录下看看：

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd libs/

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ ls

　　armeabi

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ cd armeabi/

　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs/armeabi$ ls

　　gdbserver gdb.setup libhello-jni.so

　　4. 在eclipse重新编译HelloJni工程，生成apk

　　eclipse中刷新下HelloJni工程，重新编译生成apk，libhello-jni.so共享库会一起打包在apk文件内。

　　在模拟器中看看运行结果：

     学习Android开发ndk编程首先是开发环境的搭建，再后是代码的编写，代码的编写的过程中首先是写java代码，其次是编写相应的C/C++代码，最后编译hello-jni.c 生成相应的库，足额写相关性的内容都是学习NDK入门必须需要学习的知识，因此，学习一门开发的课程，需要对相关的知识要有做了解或者熟悉。