Android小白成长之初级篇：NDK配置

AndroidNDK （ Native Development Kit ）实际上属于 JNI （ Java Native Interface ）的一部分， JNI 就是允许 Java 代码和其他语言写的代码进行交互。 Android 基于 Java 平台，自然也是支持这个特征了，因此 Android NDK 就是支持在 Android 平台上使用 Java 语言调用采用 C/C++ 编译的库文件的一系列工具。

1. 下载： NDK 的下载页面为：http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html ，当前最新版本为r8 ，如下图所示： Android小白成长之初级篇：NDK配置_第1张图片

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前面我们说过Android SDK支持三种平台，这里相应的Android NDK也是分为三种平台Windows、Linux和 Mac OS X。其中Mac OS X 后面的括号中给出Intel。说明仅支持英特尔的硬件平台，即在英特尔的电脑上安装的Mac OS X系统才能使用该NDK，早期的苹果电脑使用的是非英特尔的硬件平台，所以这个对于苹果电脑用户而言需要是注意的。Linux平台后面的括号中给出x86，说明只支持运行在x86体系上的Linux平台。当然Windows平台早期还支持Alpha处理器，后来的版本就只支持x86体系了。鼠标点击链接后就开始下载相应的版本了。对Windows平台有特殊情结的可以使用Windows版本的NDK,当然需要Linux系统的模拟环境，最常用的就是Cygwin。苹果迷就直接用Mac OS X版本的NDK就行了。大多数用户，我们还是推荐使用Linux平台的NDK，下面我们就以Linux平台的NDK来配置NDK的开发环境。对于Linux环境，Google官方推荐平台是Ubuntu，我们这里用的是CentOS6.2版本，Linux不同版本对于开发来说大同小异，下面我们就以CentOS6.2来进行配置NDK。

2.NDK 的目录结构说明 ：下载Linux 平台的NDK 文件解压缩后看到的目录结构如下所示：
Android小白成长之初级篇：NDK配置_第2张图片

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build ：进行编译时用到的脚本和一些补丁 docs ：有关NDK 的相关文档 platforms ：针对不同Android 发行版本进行编译用到的头文件和库文件 prebuilt ：一些小工具，用于真正编译前的预处理阶段 samples ：给出了一些NDK 的例子 sources ：一些在编译过程中被脚本或其它工具用到的头文件和库文件 tests ：执行NDK 的自动化测试，确保NDK 正式发布后能够正常运行

toolchains：具体进行编译时的工具，包括对三种架构arm、mips和x86的支持

3.NDK 配置这个版本NDK的配置比较简单，前面的老版本还需要设置许多环境变量，这个版本不需要设置，直接解压缩就可以了。主目录android-ndk-r8下有一个脚本文件ndk-build，这个就是进行编译用的脚本程序。当然，如果运行脚本时不想输入ndk-build的路径的话可以将其所在路径加入到PATH环境变量中，具体的加入方式我们在前面的“Linux平台JDK安装”一文中已经讲过，在此就不重复了。要编译的文件放在一个目录下，一般就叫jni（也可以叫别的名字），把这个目录放在Android工程下，编译后的库文件缺省会自动放到Android工程的库文件目录libs中。我们以NDK自带的例子程序hello-jni为例，如下图所示：

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在jni的目录中，包括编译配置用的脚本文件和C/C++两种文件，C/C++除了少量遵循JNI规范外，主要实际上都是Linux环境中C/C++编程而已。配置文件主要有两个：Android.mk和Application.mk。我们简单说一下这两个文件，一般的NDK开发就足够了，想详细了解的话可以阅读NDK中的相关文档。以hello-jni例子中Android.mk文件为例，如下图所示：
Android小白成长之初级篇：NDK配置_第3张图片

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上面两条是相关的参数和环境变量设置，我们不用管它。LOCAL_MODULE 右边的hello-jni 是编译后库的名字，LOCAL_SRC_FILES 右边的hello-jni.c 是C/C++ 源文件的名字，如果有多个源文件，只需要放在后面用空格隔开就行了，不需要把头文件放进来。最下面的BUILD_SHARED_LIBRARY 表示编译为动态库，如果要编译为静态库的话就应该是BUILD_STATIC_LIBRARY 。文件Application.mk主要是对编译的补充，以native-plasma例子中的Application.mk为例，如下图所示：

“APP_ABI ”的右边指定了所支持的处理器架构，本次版本的NDK 支持arm 、x86 和mips 三种。缺省是按arm 架构编译。APP_PLATFORM 的右边指定的是Android 平台的版本。缺省是按Android SDK 1.5 版本编译，版本越高所提供的特性也越多，不过能适配的Android SDK 版本也就越少，意味着能够使用该应用的用户也越少。当然，NDK既支持Ｃ语言环境，也支持C++语言环境，不过对C++的特性支持要少一些，具体可以看文档中对C++支持的相关说明。另外在Android.mk和Application.mk中都可以加入对C/C++进行编译的一些编译选项，以例子san-angeles中的Android.mk文件为例，如下图所示：
Android小白成长之初级篇：NDK配置_第4张图片

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和前面的相比，这里上边多了LOCAL_CFLAGS，它的右边就是编译选项，这个例子中包括两个ANDROID_NDK和DISABLE_IMPORTGL，每个选项前加上-D作为标识符。下边多了LOCAL_LDLIBS，它的右边是编译中用到的库，每个库名前加上-l作为标识符。

本版本的NDK 中有多个例子，我们简要说明一下这些的例子的具体作用，便于大家对这些例子有一个初步认识，至少知道每个例子引入的目的。 bitmap-plasma ：如何在NDK 中使用bitmap 的例子，早期的NDK 版本不能直接使用bitmap ，后来的版本中增加了对bitmap 的支持。 hello-gl2 ：在NDK 中如何使用OpenGLES 的运用 hello-jni ：最基本的NDK 使用方式，通过NDK 获取字符串然后在Android 应用中显示出来 hello-neon ：在NDK 中有关neon 的优化 module-exports ：多个库的调用方式。foo 被编译为静态库，bar 被编译为动态库并调用了库foo ，zoo 被编译为动态库并调用了库bar 。 native-activity ：完全用NDK 实现整个Android 程序 native-audio ：在NDK 中有关音频的操作 native-media ：在NDK 中对视频的操作 native-plasma ：完全用NDK 实现整个Android 程序并且提供了涉及plasma 的优化 san-angeles ：移植到Android 平台的OpenGL ES 的例子 test-libstdc++ ：对C++ 的支持，但并非支持C++ 的全部特征

two-libs：两个库的使用，first为静态库，second为动态库，并且second库调用first库

4.C 语言代码实现： 我们以NDK开发包中自带的例子hello-jni来进行演示和说明。进入jni目录下，运行ndk-build就可以进行编译了，如下图所示：
Android小白成长之初级篇：NDK配置_第5张图片

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编译后得到库libhello-jni.so ，以lib 字符作为前缀，so 作为后缀。实际在程序加载时要去掉这两部分，即文件名称在lib 和.so 中间的部分为真正的库名称。需要说明的是和libhello-jni.so 文件在一起的还有两个文件gdb.setup 和gdbserver ，这两个是用于NDK 调试的，在最后正式发布apk 文件时这两个文件时不需要的。具体NDK 的调试方法，我们在后面会将，现在在这里暂时不讲。
在Eclipse中加载该例子，由于该例子最开始不是Eclipse项目，需要创建新项目，选择从源代码方式创建，如下图所示：
Android小白成长之初级篇：NDK配置_第6张图片

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创建后，如下图所示：
Android小白成长之初级篇：NDK配置_第7张图片

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Jni 目录下文件hello-jni.c 如下图所示：
Android小白成长之初级篇：NDK配置_第8张图片

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从上面两幅图可以看到，hello-jni在Java环境中的类HelloJni中声明的函数名为stringFromJNI，前面要用到修饰符native，类HelloJni所在的包名为com.example.hellojni，需要用函数System.loadLibrary加载lib库libhello-jni.so，采用static修饰符确保只加载一次。然后按正常函数使用就行了。而在NDK这边，即C语言这层，函数命名要遵循Java_包_类_函数的命名方式，中间用下划线_进行连接，如上面所示，在包com.example.hellojni中的类HelloJni声明为stringFromJNI，则在C/C++文件中定义的函数名为Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI，注意区分大小写。函数可以传参数，本例子中没有传入参数，只是有返回参数，返回参数的数据类型为jstring，即Java中的String类型。对于C/C++中与上面的Java环境打交道的数据类型可以参照JNI，具体可访问官方网站http:// java.sun.com/docs/books/jni/。对于函数Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI中的两个参数env和thiz是系统必须的，如果需要输入参数，必须再增加参数。这个例子运行的结果就是在文本控件(TextView)上面显示Hello from JNI by C !，如下图所示：

5.C++ 语言代码实现： 我们对上面的例子 hello-jni 稍微改动，改名为 hello-jni-ex ，为了以示区别把类名和包名也稍微修改了一下。 C++ 语言这种方法灵活性更好，当然，具体采用哪一种根据自己的喜好选择。 Hello-jni-ex 如下图所示：
Android小白成长之初级篇：NDK配置_第9张图片

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程序运行结果如下图所示：

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有关NDK 的实现部分如下图所示： Android小白成长之初级篇：NDK配置_第10张图片

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函数registerNativeMethods 和registerNatives ，以及JNI_OnLoad 里边的东西，我们这边暂时不讲述，后面进一步讲述NDK 开发时再详细讲述。我们真正自己定义的NDK 函数是testStringFromJNI ，这个函数名称不需要和上层Java 类中的native 声明函数保持一致。需要保持一致的是对应的包名和类名，这个在变量classPathName 中定义了，定义为：com/example/hellojniex/HelloJniEx 。在JNINativeMethod 类型的数组filterMethods 中建立上层Java 层面函数调用和NDK 层函数之间的映射关系。第一个变量stringFromJNI 为在Java 层进行调用的函数名称，第二个变量()Ljava/lang/String; 为函数的参数和返回值，第三个变量(void*)testStringFromJNI 为NDK 层函数名称（实际就是函数指针）。第一个变量和第三个变量都很容易理解，第二个变量理解起来麻烦一些。（）中表示的是函数的参数类型，（）后面表示的是函数的返回参数类型。例如本例中的()Ljava/lang/String; 就表示没有参数，返回String 类型。类型说明如下： 字符 Java类型 C类型 V void void
Z jboolean boolean
I jint int
J jlong long
D jdouble double
F jfloat float
B jbyte byte
C jchar char
S jshort short
数组则以"["开始，用两个字符表示
[I jintArray int[]
[F jfloatArray float[]
[B jbyteArray byte[]
[C jcharArray char[]
[S jshortArray short[]
[D jdoubleArray double[]
[J jlongArray long[]
[Z jbooleanArray boolean[]
上面的都是基本类型。如果Java 函数的参数是class ，则以"L" 开头，以";" 结尾中间是用"/" 隔开的包及类名。而其对应的C 函数名的参数则为jobject. 一个例外是String 类，其对应的类为jstring 。 Ljava/lang/String;String jstring
Ljava/net/Socket; Socket jobject 如果JAVA 函数位于一个嵌入类，则用$ 作为类名间的分隔符。例如 "(Ljava/lang/String;Landroid/os/FileUtils$FileStatus;)Z"

6 ．总结： 本次有关 NDK 的配置到此就讲完了，看完本文后，用户应该能够基本掌握 NDK 的配置和开发。对于进一步有关 NDK 的开发，我们将在后面的高级开发中详细讲解。

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