NDK与JNI的基础与基本配置和使用

一、NDK

什么是NDK？

在Android OS上开发应用程序，Google提供了两种开发包：SDK和NDK。

NDK---全称：Native Develop Kit，是Android的一个工具开发包

Android的开发语言是Java，而且Android是基于Linux的，其核心库很多都是C/C++代码的一个工作。NDK其实本身其实就是一个交叉工作链，包含了Android上的一些库文件，而且NDK为了方便使用，提供了一些脚本，使得更容易编译C/C++代码。简单的来说，Android NDK就是一套工具集合，允许你使用C/C++语言来实现应用程序的部分功能。

为什么要使用NDK？NDK的优点？

NDK特点.png

作用

快速开发c、c++的动态库，并自动将so和应用一起打包成APK，即可通过NDK在android中，使用JNI与本地代码(如c、c++)交互

应用场景

在Android的场景下使用JNI即Android开发的功能需要本地代码(c\c++)实现

额外注意

NDK提供了把.so和.apk打包的工具,而JNI开发没有，只是把.so文件放到文件按系统的特定位置

NDK提供的库有限，仅用于处理算法效率和处理敏感的问题

提供了交叉编译器，用于生成特定的CPU平台动态库

NDK到SO

因为C语言的不跨平台性，需要使用NDK编译Linux下能执行的函数库---so文件（其本质就是一堆C、C++的头文件和实现文件打包成一个库）目前Android系统支持以下七种不用的CPU架构，每一种对应着各自的应用程序二进制接口ABI：(Application Binary Interface)定义了二进制文件(尤其是.so文件)如何运行在相应的系统平台上，从使用的指令集，内存对齐到可用的系统函数库。对应关系如下：

ARMv5——armeabi

ARMv7 ——armeabi-v7a

ARMv8——arm64- v8a

x86——x86

MIPS ——mips

MIPS64——mips64

x86_64——x86_64

二、JNI

什么是JNI？

JNI，全称：Java Native Interfave,即Java本地接口，JNI是Java调用Native语言的一种特性。通过JNI可以使得Java与C/C++交互，即可以在Java代码中调用C/C++等语言的代码或者在C/C++代码中调用Java代码。

但是开发JNI程序会受到系统环境限制，因为用C/C++ 语言写出来的代码或模块，编译过程当中要依赖当前操作系统环境所提供的一些库函数，并和本地库链接在一起。而且编译后生成的二进制代码只能在本地操作系统环境下运行，因为不同的操作系统环境，有自己的本地库和CPU指令集，这个时候就需要NDK将本地代码在不同的操作系统平台下编译出相应的动态库。

为什么需要JNI

实际使用中，java需要与本地代码进行交互，因为java具备跨平台的特点，所以java与本地代码交互能力非常弱，所以采用JNI特性增强java与本地代码交互的能力。

作用

使得java与本地其他类型语言(如c、c++)交互即在java代码里调用c、c++等语言的代码或c、c++代码调用java代码。

JNI开发流程6步骤

1.编写声明了native方法的Java类

2.将Java源代码编译成class字节码文件

3.用javah -jni命令生成.h头文件(javah是jdk自带的一个命令，-jni参数表示将class中用native声明的函数生成JNI规则的函数)

4.用本地代码实现.h文件中的函数

5.将本地代码编译成动态库(Windows:\*.dll,linux/unix:\*.so,mac os x:\*.jnilib)

6.拷贝动态库至java.library.path本地库搜索目录下，并运行Java程序。

特别注意

1.JNI是java调用Native语言的一种特性

2.JNI是属于java的，与Android无直接关系

三、在Android studio中配置---我使用的是Android studio3.4.1

1.下载NDK

首先找到studio右上角的SDK Manager 并点击

SDK Manager.png

然后找到下方的SDK tools，找到LLDB,CMake,NDK下载，然后apply 和OK 即可

NDK下载.png

接着找到我们的SDK location，然后将NDK的路径填写在红框中的地方，如果是studio中下载的SDK，路径就在配置的sdk文件夹中，配置好后点击OK 即可

配置NDK路径.png

SDK以及NDK的路径配置会保存在local.properties文件内，安装完成后刷新Project，进local.properties文件查看就能看到SDK与NDK的路径。

local.properties中查看NDK和SDK的路径.png

注意:以前有些版本需要在gradle.properties文件中加上一行android.useDeprecatedNdk=true，3.0版本不再支持了。

2.添加插件

为省去控制台输入命令麻烦。我们借助强大的Android Studio的插件功能，在External Tools下配置两个非常有用的插件。进入Setting->Tools->ExternalTools,点击+号增加。

javah -jni命令

Androidstudio添加插件.png javah -jni命令.png

javah -jni命令，根据java文件生成.h头文件，会自动根据java文件中的类名(包含包名)与方法名生成对应的C/C++里面的方法名。下面是参数配置及其含义：

1.Program：$JDKPath$\bin\javah\java.exe这里配置的是JDK目录下的javah.exe的路径。

2.Arguments：-classpath $ModuleFileDir$\src\main\java -jni -d $ModuleFileDir$\src\main\jni $FileClass$

注：在老版本的studio中没有Arguments，为Parametes：-classpath .-jni -d $ModuleFileDir$/src/main/jni $FileClass$ 这里$FileClass$指的是要执行操作的类名(类的全名(包名+类名))(即我们操作的文件)，$ModuleFileDir$/src/main/jni表示生成的文件保存在这个module目录的src/main/jni目录下。

3.Working ：$ModuleFileDir$\src\main\java表示module目录下的src\main\java目录。使用方式：选中java文件->右键->External Tools->javah -jni,将生成jni文件夹以及文件夹下的包名.类名的.h头文件(名字有点长，可以自己重命名)。

ndk -build命令

ndk -build命令.png

ndk -build命令,是根据C/C++文件生成so文件的。下面是参数配置及其含义：

1.Program：F:\apk\sdk\ndk-bundle\ndk-build.cmd这里配置的是ndk下的ndk-build.cmd的路径(根据实际情况填写

2.Working：$ModuleFileDir$\src\main\

使用方法:选中C/C++文件->右键->External Tools->ndk-build,将在main文件夹下生成libs文件夹以及多个so文件，我们可以移动至jniLibs目录下去。

四、简单使用

1.创建java类随意创建一个访问本地C/C++方法的java类，生成.h头文件，然后对该文件执行javah -jni操作，生成对应的.h头文件。

创建.h文件

生成的.h文件

如图，已经根据我们的java类在jni文件夹下生成了对应的.h文件，文件名为包名类名.h，我们可以手动改.h文件名，里面只有一个方法，返回值为String(jstring)，方法名为java类的包名类名方法名(包名中的分级不是用.而是_)，前面两个参数是C++里面必须有的(JNIEnv代表指向JVM的指针，jclass是调用该方法的java对象)，第三个jobject就是我们java类的方法里面的参数Object。注意，这是java函数与C++函数对应的静态注册方法，即通过特定的规则来写。此处方法名可以随意起名字，然后还可以用动态注册的方式关联两个方法。

2.创建c或c++文件

在jni文件夹下，新建一个.c(c语言)或者.cpp(C++)的文件，来实现.h文件里声明的方法：

把.h文件里面声明的方法拷贝到新建的c文件里面，然后在文件里面引入.h文件，如下图：

.c文件

至此，.h文件和c++文件已完成，想生成so文件还需要在这个jni目录下增加两个文件，Android.mk和Application.mk。

Android.mk

注意LOCAL_MODULE的值与之前的java类中设置要生成so库的名字相对应，LOCAL_SRC_FILES的值写C++文件的名字，这两个值成对设置，可设置多组。(:=是赋值的意思，$是引用某变量的值)

LOCAL_PATH := $(call my-dir) // 设置当前的编译目录（Android.mk所在的目录）

include $(CLEAR_VARS) // 清除LOCAL_XX变量（LOCAL_PATH除外）

LOCAL_MODULE := myLib // 指定当前编译模块的名称

LOCAL_SRC_FILES := jnittest.c // 编译模块需要的源文件

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

// 指定编译出的库类型，BUILD_SHARED_LIBRARY：动态库；BUILD_STATIC_LIBRARY：静态库， BUILD_EXECUTEABLE指：可执行文件

Android.mk文件

在一个Android.mk文件中配置多个Module的方式如下(include $(CLEAR_VARS)、include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)两个语句也需要加上)

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := myLib

LOCAL_SRC_FILES := jnittest.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := myLib2

LOCAL_SRC_FILES := jnittest2.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

Application.mk

Application.mk，APP_ABI有四种类型(默认armeabi)，armeabi、armeabi-v7a、x86、mips，设置时以空格隔开，all表示所有。该文件中有个可选配置的APP_MODULES,类似于上面Android.mk文件中的LOCAL_MODUEL,以空格隔开，且会覆盖掉Android.mk文件中的LOCAL_MODULE设置(比如Android.mk文件中的写了两个jni库的配置，LOCAL_MODULE:=JNI1、LOCAL_MODULE:=JNI2,而Application.mk中设置的APP_MODULES:=JNI1,则只能生成JNI1的so文件，要生成JNI2的so文件的时候会报错，除非写成APP_MODULE:=JNI1 JNI2,这里我们直接省略默认使用Android.mk中的)

APP_ABI := all

生成so文件

对C++文件执行ndk-build操作，生成相应的so文件

生成so文件

so文件

如图，在main/libs目录下生成了多个so文件，名字为lib+我们指定的库名(同时还生成了obj文件夹，中间文件)。这时候我们可以生成的main/libs文件夹内的东西复制到app/libs下，并删除main下新生成的jni、libs、obj三个文件夹。

在项目的build.gradle中配置app/gradle

配置so文件

调用

在Activity中测试调用，在TextView上显示我们通过C++代码实现的方法getStrFromC获取字符串。

//配置加载的so库的文件名字===>如：libmyLib.so */

static {

System.loadLibrary("myLib");

}

使用

Android studio 下载NDK和构建工具

1.Android原生开发工具包(NDK):这套工具集允许您开发Android使用C和C++代码，并提供众多平台库，让您可以管理原生Activity和访问物理设备组件，例如传感器和触摸输入。

2.CMake：一款外部构建工具，可与Gradle搭配使用来构建原生库。如果您只计划使用ndk-build，则不需要此组件。

3.LLDB：一种调试程序，Android Studio使用它来调试原生代码。

注：在前面下载ndk的时候已经提示过如何下载

创建支持C/C++的新项目

创建支持原生代码的项目与创建任何其他Android Studio项目类似，不过支持原生代码的项目还需要额外几个步骤：

1.在向导的Configure your new project部分，选中Include C++ Support复选框。

2.点击Next。

3.正常填写所有其他字段并完成向导接下来的几个部分。

4.在向导的Customize C++ Support部分，您可以使用下列选项自定义项目

1.C++ Standard：使用下拉列表选择您希望使用哪种C++标准。选择 Toolchain Default 会使用默认的CMake 设置，这个选项如果你现在还不确定该选哪个，最好选择C++11的标准。

2.Exceptions Support：如果您希望启用对C++异常处理的支持，请选中此复选框。如果启用此复选框，Android Studio 会将 -fexceptions 标志添加到模块级 build.gradle 文件的 cppFlags 中，Gradle 会将其传递到 CMake。

3.Runtime Type Information Support：如果您希望支持RTTI，请选中此复选框。如果启用此复选框，Android Studio 会将 -frtti 标志添加到模块级 build.gradle 文件的 cppFlags 中，Gradle 会将其传递到 CMake。

一、NDK

什么是NDK？

为什么要使用NDK？NDK的优点？

作用

应用场景

额外注意

NDK到SO

二、JNI

什么是JNI？

为什么需要JNI

作用

JNI开发流程6步骤

特别注意

三、在Android studio中配置---我使用的是Android studio3.4.1

1.下载NDK

2.添加插件

四、简单使用

Android studio 下载NDK和构建工具

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