NDK编程入门

为何要用到NDK?

　　前段时间，工作中需要用android的应用程序访问android的根文件系统中的文件，但是由于应用程序的权限限制，无法访问这些文件，怎么办？所以这就要用到了NDK编程了，既用C/C++代码实现访问系统文件，并将其生成本地库，供android中的java代码调用，这样就可以在java代码中通过调用C/C++编写的库的接口来实现对系统文件的访问。

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

a. 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。

b. 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

c. 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：

package org.com.test.HelloJni;

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

public class HelloJniActivity extends Activity {
    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        //setContentView(R.layout.main);
        TextView tv = new TextView(this);
        tv.setText(stringFromJNI() );
        
        setContentView(tv);
    }
    
    public native String stringFromJNI();
    
    static {
        System.loadLibrary("hello-jni");
    }
}

　　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。

　　　　publicnativeString stringFromJNI();
　　　　publicnativeString 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.HelloJniActivity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：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class org_com_test_HelloJni_HelloJniActivity */

#ifndef _Included_org_com_test_HelloJni_HelloJniActivity
#define _Included_org_com_test_HelloJni_HelloJniActivity
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     org_com_test_HelloJni_HelloJniActivity
 * Method:    stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_org_com_test_HelloJni_HelloJniActivity_stringFromJNI
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

　　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啊。。。。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：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
#include <string.h>
/* Header for class org_com_test_HelloJni_HelloJniActivity */

/*
 * Class:     org_com_test_HelloJni_HelloJniActivity
 * Method:    stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_org_com_test_HelloJni_HelloJniActivity_stringFromJNI
  (JNIEnv *env, jobject thiz){
    return (*env)->NewStringUTF(env,"Hello from JNI !");
}

　　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）。

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：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

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

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

　　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libfoo.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　　Android.mk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

　　在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：

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