Android基于JNI与NDK开发.docx

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Android基于JNI与NDK开发

Android之NDK开发

1、NDK产生的背景

Android平台从诞生起，就已经支持C、C++开发。

众所周知，Android的SDK基于Java实现，这意味着基于AndroidSDK进行开发的第三方应用都必须使用Java语言。

但这并不等同于“第三方应用只能使用Java”。

在AndroidSDK首次发布时，Google就宣称其虚拟机Dalvik支持JNI编程方式，也就是第三方应用完全可以通过JNI调用自己的C动态库，即在Android平台上，“Java+C”的编程方式是一直都可以实现的。

　　不过，Google也表示，使用原生SDK编程相比Dalvik虚拟机也有一些劣势，AndroidSDK文档里，找不到任何JNI方面的帮助。

即使第三方应用开发者使用JNI完成了自己的C动态链接库（so）开发，但是so如何和应用程序一起打包成apk并发布？

这里面也存在技术障碍。

比如程序更加复杂，兼容性难以保障，无法访问FrameworkAPI，Debug难度更大等。

开发者需要自行斟酌使用。

　　于是NDK就应运而生了。

NDK全称是NativeDevelopmentKit。

NDK的发布，使“Java+C”的开发方式终于转正，成为官方支持的开发方式。

NDK将是Android平台支持C开发的开端。

二、使用NDK的情况

1.代码的保护。

由于apk的java层代码很容易被反编译，而C/C++库反编译难度较大。

2.可以方便地使用现存的开源库。

大部分现存的开源库都是用C/C++代码编写的。

3.提高程序的执行效率。

将要求高性能的应用逻辑使用C开发，从而提高应用程序的执行效率。

4.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。

3．NDK简介

1.NDK是一系列工具的集合

NDK提供了一系列的工具，帮助开发者快速开发C（或C++）的动态库，并能自动将so和java应用一起打包成apk。

这些工具对开发者的帮助是巨大的。

NDK集成了交叉编译器，并提供了相应的mk文件隔离CPU、平台、ABI等差异，开发人员只需要简单修改mk文件（指出“哪些文件需要编译”、“编译特性要求”等），就可以创建出so。

NDK可以自动地将so和Java应用一起打包，极大地减轻了开发人员的打包工作。

2.NDK提供了一份稳定、功能有限的API头文件声明

Google明确声明该API是稳定的，在后续所有版本中都稳定支持当前发布的API。

从该版本的NDK中看出，这些API支持的功能非常有限，包含有：

C标准库（libc）、标准数学库（libm）、压缩库（libz）、Log库（liblog）。

4．开发环境的搭建

这里把整套环境都介绍下，方便android初级开发者

1.androidSDK下载安装

说明：

官网的sdk里包含eclipse,此款eclipse是专门针对android研发的，集合了ADT，不需要再下载安装，且不需要配置java的环境变量（当然还好配上的好）。

2.NDK的下载安装

由于NDK编译代码时必须要用到make和gcc，所以你必须先搭建一个linux环境，cygwin是一个在windows平台上运行的unix模拟环境,它对于学习unix/linux操作环境，或者从unix到windows的应用程序移植，非常有用。

通过它，你就可以在不安装linux的情况下使用NDK来编译C、C++代码了。

NDKr7.0以下的版本，都是要这样配置的，NDKr7.0以上的版本则只需要下载NDK即可

下面看看NDK在eclipse中的配置

Window--->Preference--->Anriod--->NDK,填上NDK安装目录

3.Eclipse中安装CDT插件

Eclipse中集成c/c++的开发环境，需要安装CDT插件。

这里介绍下在线安装

a．登录http:

//www.eclipse.org/cdt/downloads.php，找到对应你Eclipse版本的CDT插件的在线安装地址。

b．然后点Help菜单，找到InstallNewSoftware菜单

c．点击Add按钮，把取的地址填进去，出来插件列表后，选SelectAll，然后选择下一步即可完成安装。

d．安装完成后，在eclispe中右击新建一个项目，如果出现了c/c++项目，则表明你的CDT插件安装成功。

编译器的配置，会结合下面的实例来说。

5．NDK程序开发实例

1.新建一个Android的项目，命名为NDKTest

2.首先编写java代码，这里不建议把本地方法写在子类里面，因为子类在编译时会依赖父类，在执行javah进行生成头文件时可能会因找不到父类而失败

JNITool.java类

packagecom.example.jnitestcpp;

publicclassJNITool{

publicstaticnativeStringsayJni（Stringjnistr）;

}

MainActivity.java类

packagecom.example.jnitestcpp;

importandroid.support.v7.app.ActionBarActivity;

importandroid.os.Bundle;

importandroid.view.Menu;

importandroid.view.MenuItem;

importandroid.widget.TextView;

publicclassMainActivityextendsActionBarActivity{

@Override

protectedvoidonCreate（BundlesavedInstanceState）{

super.onCreate（savedInstanceState）;

setContentView（R.layout.activity_main）;

TextViewtx=（TextView）findViewById（R.id.mytext）;

tx.setText（JNITool.sayJni（"hello"））;

}

@Override

publicbooleanonCreateOptionsMenu（Menumenu）{

//Inflatethemenu;thisaddsitemstotheactionbarifitispresent.

getMenuInflater（）.inflate（R.menu.main,menu）;

returntrue;

}

@Override

publicbooleanonOptionsItemSelected（MenuItemitem）{

//Handleactionbaritemclickshere.Theactionbarwill

//automaticallyhandleclicksontheHome/Upbutton,solong

//asyouspecifyaparentactivityinAndroidManifest.xml.

intid=item.getItemId（）;

if（id==R.id.action_settings）{

returntrue;

}

returnsuper.onOptionsItemSelected（item）;

}

static{

System.loadLibrary（"nativecpp"）;

}

}

3.生成头文件

执行javahcom.example.jnitestcpp.JNITool

注意：

java文件，首先是要编译成class文件的，eclipse下开发的话，会自动编译成class文件，在bin目录下（在eclipse工程里是不显示的，需要到文件下才可以看到哦），命令必须在com上层的目录下执行，且一定要是全限定性的类名哦.

com_example_jnitestcpp_JNITool.h

4.项目下新建jni文件

将生成的头文件copy至该文件夹下，下面就是根据头文件来编写c/c++代码

com_example_jnitestcpp_JNITool.cpp

#include"com_example_jnitestcpp_JNITool.h"

#include

extern"C"{

/*

*Class:

com_example_jnitestcpp_JNITool

*Method:

sayJni

*Signature:

（Ljava/lang/String;）Ljava/lang/String;

*/

JNIEXPORTjstringJNICALLJava_com_example_jnitestcpp_JNITool_sayJni

（JNIEnv*env,jclasscalss,jstringjnistr）{

returnjnistr;

}

}

注意：

c++中供外部调用的方法一定要写在extern“C”{}内。

5.配置c/c++编译器

●项目处右键，属性--->Builder--->New

●Location：

NDK的安装，如

D:

\android-ndk-r9d\ndk-build.cmd

WorkingDirectory：

工程目录，如

${workspace_loc:

/NDKTest}

●File:

${workspace_loc:

/NDKTest/jni},勾选项如下图

SpecifyResources--->勾选当前项目的jni文件

6.Android.mk

这里直接给出实例，附录里会有更详细的用法

LOCAL_PATH:

=$（callmy-dir）

include$（CLEAR_VARS）

LOCAL_MODULE:

=nativecpp//生成库的名称

LOCAL_SRC_FILES:

=com_example_jnitestcpp_JNITool.cpp//资源文件

include$（BUILD_SHARED_LIBRARY）

完成上述步骤后，自动编译，会自动生成libs和obj两个文件

下面就是启动你的模拟器/设备，项目右键--->RunAs--->AndroidApplication

注：

直接在本项目里开发c/c++代码的话，可以

项目右键--->AndroidTools--->AddNativeSupports

填上动态库的名称

附：

android.mk简介

Android.mk文件是GNUMakefile的一小部分，它用来对Android程序进行编译。

因为所有的编译文件都在同一个GNUMAKE执行环境中进行执行，而Android.mk中所有的变量都是全局的。

因此，您应尽量少声明变量，不要认为某些变量在解析过程中不会被定义。

一个Android.mk文件可以编译多个模块，每个模块属下列类型之一：

 1）APK程序

 一般的Android程序，编译打包生成apk文件

 2）JAVA库

 java类库，编译打包生成jar文件

 3）C\C++应用程序

 可执行的C\C++应用程序

 4）C\C++静态库 

编译生成C\C++静态库，并打包成.a文件

 5）C\C++共享库

编译生成共享库（动态链接库），并打包成.so文，有且只有共享库才能被安装/复制到您的应用软件（APK）包中。

可以在每一个Android.mk文件中定义一个或多个模块，你也可以在几个模块中使用同一个源代码文件。

 编译系统为你处理许多细节问题。

例如，你不需要在你的Android.mk中列出头文件和依赖文件。

编译系统将会为你自动处理这些问题。

这也意味着，在升级NDK后，你应该得到新的toolchain/platform支持，而且不需要改变你的Android.mk文件。

 注意，NDK的Anroid.mk语法同公开发布的Android平台开源代码的Anroid.mk语法很接近，然而编译系统实现他们的方式却是不同的，这是故意这样设计的，可以让程序开发人员重用外部库的源代码更容易。

 在描述语法细节之前，咱们来看一个简单的"helloworld"的例子，比如，下面的文件：

 sources/helloworld/helloworld.c

 sources/helloworld/Android.mk

 'helloworld.c'是一个JNI共享库，实现返回"helloworld"字符串的原生方法。

相应的

Android.mk文件会象下面这样：

LOCAL_PATH:

=$（callmy-dir）

include$（CLEAR_VARS）

LOCAL_MODULE:

=helloworld

LOCAL_SRC_FILES:

=helloworld.c

include$（BUILD_SHARED_LIBRARY）

 解释一下几行代码：

 LOCAL_PATH:

=$（callmy-dir）

 一个Android.mk文件首先必须定义好LOCAL_PATH变量。

它表示是当前文件的路径。

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文件的目录）。

 include$（CLEAR_VARS）

 CLEAR_VARS由编译系统提供（可以在android安装目录下的/build/core/config.mk文件看到其定义，为CLEAR_VARS:

=$（BUILD_SYSTEM）/clear_vars.mk），指定让GNUMAKEFILE该脚本为你清除许多LOCAL_XXX变量（例如LOCAL_MODULE，LOCAL_SRC_FILES，LOCAL_STATIC_LIBRARIES，等等…），除LOCAL_PATH。

这是必要的，因为所有的编译文件都在同一个GNUMAKE执行环境中，所有的变量都是全局的。

所以我们需要先清空这些变量（LOCAL_PATH除外）。

又因为LOCAL_PATH总是要求在每个模块中都要进行设置，所以并需要清空它。

另外注意，该语句的意思就是把CLEAR_VARS变量所指向的脚本文件包含进来。

 LOCAL_MODULE:

=helloworld

 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'foo'的共享库模块，将会生成'libfoo.so'文件。

注意：

如果把库命名为‘libhelloworld’，编译系统将不会添加任何的lib前缀，也会生成libhelloworld.so。

 LOCAL_SRC_FILES:

=helloworld.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。

不用在这里列出头文件和包含文件，编译系统将会自动找出依赖型的文件，当然对于包含文件，你包含时指定的路径应该正确。

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（也就是定义为 ‘.cxx’,而不是‘cxx’）

 include$（BUILD_SHARED_LIBRARY）

 BUILD_SHARED_LIBRARY是编译系统提供的变量，指向一个GNUMakefile脚本（应该

就是在build/core 目录下的shared_library.mk），将根据LOCAL_XXX系列变量中的值，来编译生成共享库（动态链接库）。

如果想生成静态库，则用BUILD_STATIC_LIBRARY

 在NDK的sources/samples目录下有更复杂一点的例子，写有注释的 Android.mk文件。

二、自定义变量

 以下是在Android.mk中依赖或定义的变量列表，可以定义其他变量为自己使用，但是NDK编译系统保留下列变量名：

 -以LOCAL_开头的名字（例如LOCAL_MODULE）

 -以PRIVATE_,NDK_或APP_开头的名字（内部使用）

 -小写名字（内部使用，例如‘my-dir’）

 如果为了方便在Android.mk中定义自己的变量，建议使用MY_前缀，一个小例子：

MY_SOURCES:

=foo.c

ifneq（$（MY_CONFIG_BAR）,）

 MY_SOURCES+=bar.c

endif

LOCAL_SRC_FILES+=$（MY_SOURCES）

注意：

‘:

=’是赋值的意思；'+='是追加的意思；‘$’表示引用某变量的值。

三、GNUMake系统变量

 这些GNUMake变量在你的Android.mk文件解析之前，就由编译系统定义好了。

注意在

某些情况下，NDK可能分析Android.mk几次，每一次某些变量的定义会有不同。

（1）CLEAR_VARS:

 指向一个编译脚本，几乎所有未定义的LOCAL_XXX变量都在"Module-description"节中列出。

必须在开始一个新模块之前包含这个脚本：

include$（CLEAR_VARS），用于重置除LOCAL_PATH变量外的，所有LOCAL_XXX系列变量。

（2）BUILD_SHARED_LIBRARY:

 指向编译脚本，根据所有的在LOCAL_XXX变量把列出的源代码文件编译成一个共享库。

 注意，必须至少在包含这个文件之前定义LOCAL_MODULE和LOCAL_SRC_FILES。

（3）BUILD_STATIC_LIBRARY:

 一个BUILD_SHARED_LIBRARY变量用于编译一个静态库。

静态库不会复制到的APK包中，但是能够用于编译共享库。

示例：

include$（BUILD_STATIC_LIBRARY） 

注意，这将会生成一个名为lib$（LOCAL_MODULE）.a的文件

 （4）TARGET_ARCH:

目标CPU平台的名字, 和android开放源码中指定的那样。

如果是

arm，表示要生成ARM兼容的指令，与CPU架构的修订版无关。

 （5）TARGET_PLATFORM:

Android.mk解析的时候，目标Android平台的名字.详情可参考/development/ndk/docs/stable-apis.txt.

 android-3->OfficialAndroid1.5systemimages

 android-4->OfficialAndroid1.6systemimages

 android-5->OfficialAndroid2.0systemimages

 （6）TARGET_ARCH_ABI:

 暂时只支持两个value，armeabi和armeabi-v7a。

在现在的版本中一般把这两个值简单的定义为arm，通过android 平台内部对它重定义来获得更好的匹配。

其他的ABI将在以后的NDK版本中介绍，它们会有不同的名字。

注意虽然所有基于

ARM的ABI都会把'TARGET_ARCH'定义成‘arm’，但是会有不同的‘TARGET_ARCH_ABI’。

（7）TARGET_ABI:

 目标平台和ABI的组合，它事实上被定义成$（TARGET_PLATFORM）-$（TARGET_ARCH_ABI） ，在想要在真实的设备中针对一个特别的目标系统进行测试时，会有用。

在默认的情况下，它会是'android-3-arm'。

五、模块描述变量

 下面的变量用于向编译系统描述你的模块。

你应该定义在'include $（CLEAR_VARS）'和'include$（BUILD_XXXXX）'之间。

正如前面描写的那样，$（CLEAR_VARS）是一个脚本，清除所有这些变量。

（1）LOCAL_PATH:

 这个变量用于给出当前文件的路径。

必须在Android.mk的开头定义，可以这样使用：

LOCAL_PATH:

=$（callmy-dir） 这个变量不会被$（CLEAR_VARS）清除，因此每个Android.mk只需要定义一次（即使在一个文件中定义了几个模块的情况下）。

（2）LOCAL_MODULE:

这是模块的名字，它必须是唯一的，而且不能包含空格。

必须在包含任一的$（BUILD_XXXX）脚本之前定义它。

模块的名字决定了生成文件的名字。

例如，如果一个一个共享库模块的名字是，那么生成文件的名字就是lib.so。

但是，在的NDK生成文

件中（或者Android.mk或者Application.mk），应该只涉及（引用）有正常名字的其他模块。

 （3）LOCAL_SRC_FILES:

 这是要编译的源代码文件列表。

只要列出要传递给编译器的文件，因为编译系统自动计算依赖。

注意源代码文件名称都是相对于LOCAL_PATH的，你可以使用路径部分，例如：

LOCAL_SRC_FILES:

=foo.ctoto/bar.c\

Hello.c

 文件之间可以用空格或Tab键进行分割,换行请用"\".如果是追加源代码文件的话，请用LOCAL_SRC_FILES+=

注意：

在生成文件中都要使用UNIX风格的斜杠（/）.windows风格的反斜杠不会被正确的处理。

注意：

可以LOCAL_SRC_FILES:

=$（callall-subdir-java-files）这种形式来包含local_path目录下的所有java文件。

 （4）LOCAL_CPP_EXTENSION:

 这是一个可选变量，用来指定C++代码文件的扩展名，默认是'.cpp',但是可以改变它，比如：

LOCAL_CPP_EXTENSION:

=.cxx

 （5）LOCAL_C_INCLUDES:

 可选变量，表示头文件的搜索路径。

默认的头文件的搜索路径是LOCAL_PATH目录。

 示例:

LOCAL_C_INCLUDES:

=sources/foo或LOCAL_C_INCLUDES:

=$（LOCAL_PATH）/../foo

 LOCAL_C_INCLUDES需要在任何包含LOCAL_CFLAGS/LOCAL_CPPFLAGS标志之前进行设置。

 （6）LOCAL_CFLAGS:

 可选的编译器选项，在编译C代码文件的时候使用。

这可能是有

用的，指定一个附加的包含路径（相对于NDK的顶层目录），宏定义，或者编译选项。

 注意：

不要在Android.mk中改变optimization/debugging级别，只要在Applica