Anroid：JNI和NDK

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本文深入解析Java Native Interface (JNI) 和 Android Native Development Kit (NDK)，阐述它们的作用、使用场景及实现步骤，特别是Android环境下JNI与NDK的关联与实践。

Anroid：JNI和NDK

1. JNI介绍

1.1 简介

定义：Java Native Interface，即 Java本地接口；
作用：使得Java 与本地其他类型语言（如C、C++）交互
特别注意：
- JNI是 Java 调用 Native 语言的一种特性
- JNI 是属于 Java 的，与 Android 无直接关系

1.2 为什么要有JNI

背景：实际使用中，Java 需要与本地代码进行交互
问题：因为 Java 具备跨平台的特点，所以Java 与本地代码交互的能力非常弱
解决方案：采用 JNI特性增强 Java 与本地代码交互的能力

1.3 实现步骤

在Java中声明Native方法（即需要调用的本地方法）
编译上述 Java源文件javac（得到 .class文件）
通过 javah 命令导出JNI的头文件（.h文件）
使用 Java需要交互的本地代码实现在 Java中声明的Native方法

如 Java 需要与 C++ 交互，那么就用C++实现 Java的Native方法

编译.so库文件
通过Java命令执行 Java程序，最终实现Java调用本地代码

更加详细过程请参考本文第4节：具体使用

2. NDK介绍

2.1 简介

定义：Native Development Kit，是 Android的一个工具开发包

NDK是属于 Android 的，与Java并无直接关系

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

特点

额外注意

2.2 使用步骤

配置 Android NDK环境
创建 Android 项目，并与 NDK进行关联
在 Android 项目中声明所需要调用的 Native方法
使用 Android需要交互的本地代码实现在Android中声明的Native方法

比如 Android 需要与 C++ 交互，那么就用C++ 实现 Java的Native方法

通过 ndk - bulid 命令编译产生.so库文件
编译 Android Studio 工程，从而实现 Android 调用本地代码

更加详细过程请参考本文第4节：具体使用

3. NDK与JNI关系

4. 具体使用

本文根据版本的不同介绍了两种在Android Studio中实现 NDK的方法：Android Studio2.2 以下 & 2.2以上

4.1 `Android Studio`2.2 以下实现NDK

步骤如下
1. 配置 Android NDK环境
2. 关联 Andorid Studio项目与 NDK
3. 创建本地代码文件（即需要在 Android项目中调用的本地代码文件）
4. 创建 Android.mk文件 & Application.mk文件
5. 编译上述文件，生成.so库文件，并放入到工程文件中
6. 在 Andoird Studio项目中使用 NDK实现 JNI 功能
步骤详解
- 步骤1：配置 Android NDK环境
  - 具体请看文章手把手教你配置Android NDK环境
- 步骤2：关联Andorid Studio项目与 NDK
  - 当你的项目每次需要使用 NDK 时，都需要将该项目关联到 NDK
```
1. 此处使用的是Andorid Studio，与Eclipse不同
2. 还在使用Eclipse的同学请自行查找资料配置
```
  - 具体配置如下
    1. 在Gradle的 local.properties中添加配置
```
ndk.dir=/Users/Carson_Ho/Library/Android/sdk/ndk-bundle
```
    若ndk目录存放在SDK的目录中，并命名为ndk-bundle，则该配置自动添加
    1. 在Gradle的 gradle.properties中添加配置
```
android.useDeprecatedNdk=true 
// 对旧版本的NDK支持
```
    - 至此，将Andorid Studio的项目与 NDK 关联完毕
    - 下面，将真正开始讲解如何在项目中使用NDK
- 步骤3：创建本地代码文件
  - 即需要在Android项目中调用的本地代码文件
    
    此处采用 C++作为展示

# include <jni.h>
# include <stdio.h>

extern "C"
{
   
    JNIEXPORT jstring JNICALL Java_scut_carson_1ho_ndk_1demo_MainActivity_getFromJNI(JNIEnv *env, jobject obj ){
       // 参数说明
       // 1. JNIEnv：代表了VM里面的环境，本地的代码可以通过该参数与Java代码进行操作
       // 2. obj：定义JNI方法的类的一个本地引用（this）
    return env -> NewStringUTF("Hello i am from JNI!");
    // 上述代码是返回一个String类型的"Hello i am from JNI!"字符串
	}
}

此处需要注意：

如果本地代码是C++（.cpp或者.cc），要使用extern "C" { }把本地方法括进去
JNIEXPORT jstring JNICALL中的JNIEXPORT 和 JNICALL不能省
关于方法名Java_scut_carson_1ho_ndk_1demo_MainActivity_getFromJNI
1. 格式 = Java _包名 _ 类名_Java需要调用的方法名
2. Java必须大写
3. 对于包名，包名里的.要改成_，_要改成_1
如我的包名是：scut.carson_ho.ndk_demo，则需要改成scut_carson_1ho_ndk_1demo

最后，将创建好的test.cpp文件放入到工程文件目录中的src/main/jni文件夹

> 若无`jni`文件夹，则手动创建。

下面我讲解一下JNI类型与Java类型对应的关系介绍

步骤4：创建Android.mk文件

作用：指定源码编译的配置信息

如工作目录，编译模块的名称，参与编译的文件等

具体使用

Android.mk

LOCAL_PATH       :=  $(call my-dir)
// 设置工作目录，而my-dir则会返回Android.mk文件所在的目录

include              $(CLEAR_VARS)
// 清除几乎所有以LOCAL——PATH开头的变量（不包括LOCAL_PATH）

LOCAL_MODULE     :=  hello_jni
// 设置模块的名称，即编译出来.so文件名
// 注，要和上述步骤中build.gradle中NDK节点设置的名字相同

LOCAL_SRC_FILES  :=  test.cpp
// 指定参与模块编译的C/C++源文件名

include              $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
// 指定生成的静态库或者共享库在运行时依赖的共享库模块列表。

最后，将上述文件同样放在src/main/jni文件夹中。

步骤5: 创建Application.mk文件

作用：配置编译平台相关内容
具体使用

Application.mk

APP_ABI := armeabi
// 最常用的APP_ABI字段：指定需要基于哪些CPU平台的.so文件
// 常见的平台有armeabi x86 mips，其中移动设备主要是armeabi平台
// 默认情况下，Android平台会生成所有平台的.so文件，即同APP_ABI := armeabi x86 mips
// 指定CPU平台类型后，就只会生成该平台的.so文件，即上述语句只会生成armeabi平台的.so文件

最后，将上述文件同样放在src/main/jni文件夹中

步骤6:编译上述文件，生成.so库文件
- 经过上述步骤，在src/main/jni文件夹中已经有3个文件
- 打开终端，输入以下命令
```
// 步骤1：进入该文件夹
cd /Users/Carson_Ho/AndroidStudioProjects/NDK_Demo/app/src/main/jni 
// 步骤2：运行NDK编译命令
ndk-build
```
- 编译成功后，在src/main/会多了两个文件夹libs & obj，其中libs下存放的是.so库文件

步骤7:在src/main/中创建一个名为jniLibs的文件夹，并将上述生成的so文件夹放到该目录下
1. 要把名为 CPU平台的文件夹放进去，而不是把.so文件放进去
2. 如果本来就有.so文件，那么就直接创建名为jniLibs的文件夹并放进去就可以

步骤8:在Andoird Studio项目中使用NDK实现JNI功能

此时，我们已经将本地代码文件编译成.so库文件并放入到工程文件中
在Java代码中调用本地代码中的方法，具体代码如下：

MainActivity.java

public class MainActivity extends AppCompatActivity  {

    // 步骤1:加载生成的so库文件
    // 注意要跟.so库文件名相同
    static {

        System.loadLibrary("hello_jni");
    }
    
    // 步骤2:定义在JNI中实现的方法
    public native String getFromJNI();
    
    // 此处设置了一个按钮用于触发JNI方法
    private Button Button;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        // 通过Button调用JNI中的方法
        Button = (Button) findViewById(R.id.button);
        Button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                Button.setText(getFromJNI());
                
            }
        });
    }

主布局文件：activity_main.xml

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
    android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
    tools:context="scut.carson_ho.ndk_demo.MainActivity">

    // 此处设置了一个按钮用于触发JNI方法
    <Button
        android:id="@+id/button"
        android:layout_centerInParent="true"
        android:layout_width="300dp"
        android:layout_height="50dp"
        android:text="调用JNI代码" />

</RelativeLayout>