Android NDK编程之JNI探究

Android NDK用途：

    1. 在NDK中调用第三方C/C++库，因为大部分的开源库都是用C/C++代码编写的。

    2. 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. 提高性能。

Android NDK开发环境的创建：

    Android NDK开发环境相对与SDK开发环境的创建要容易许多，首先去Google官网下载对应于电脑操作系统的NDK，例如本人系统为Ubuntu12.04，下载Linux32位版本；然后将下载的文件进行解压，在.bashrc文件中配置环境变量，目的是使系统能够找到NDK开发包中的ndk-build，但在命令行中输入ndk-build时，有类似信息

Android NDK: Could not find application project directory !    
Android NDK: Please define the NDK_PROJECT_PATH variable to point to it.    
/home/natureday/work/android-ndk-r8e/build/core/build-local.mk:130: *** Android NDK: Aborting    .  Stop.

说明开发环境创建成功。

JNI实现分析：

1. 建立一个Android应用工程HelloJni，创建HelloJni.java文件：

package com.natureday;

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

public class HelloJni extends Activity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_hello_jni);
        TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.show_message);
        tv.setText(stringFromJNI());
    }

    @Override
    public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) {
        // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present.
        getMenuInflater().inflate(R.menu.hello_jni, menu);
        return true;
    }

    /*
     * A native method that is implemented by the 'hello-jni' native library,
     * which is packaged with this application.
     */
    public native String stringFromJNI();

    static {
        System.loadLibrary("HelloJni");
    }
}

简要分析上述代码：

    static {
        System.loadLibrary("HelloJni");
    }

    表明程序开始运行的时候会加载库HellJni（完整的名字是libHelloJni.so），这个库会在第一次使用HelloJni这个类的时候加载。

    public native String stringFromJNI(); 

    方法的声明中有 native 关键字， 这个关键字表示方法是本地方法，也就是说方法是通过本地代码（C/C++）实现的，在java代码中仅仅是声明。

    当该类编写完成之后，Eclipse会自动编译该工程，在目录bin/classes下生成相应的.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.本地实现代码（C/C++）：

    进入工程目录下，使用javah命令生成.h文件：

    /workspace/HelloJni$ javah -classpath bin/classes -d jni com.natureday.HelloJni

    -classpath bin/classes：表示类的路劲

    -d jni: 表示生成的头文件存放的目录

    com.natureday.HelloJni 则是完整类名

    这一步的成功要建立在已经在 bin/classes/com/natureday/  目录下生成了 HelloJni.class的基础之上。

    操作完成之后进入jni目录下查看，发现多了com_natureday_HelloJni.h文件，查看其中内容：

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

#ifndef _Included_com_natureday_HelloJni
#define _Included_com_natureday_HelloJni
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_natureday_HelloJni
 * Method:    stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_natureday_HelloJni_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是按照：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

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。

编写C文件hello-jni.c：

#include<jni.h>
#include<string.h>

jstring Java_com_natureday_HelloJni_stringFromJNI(JNIEnv* env, jobject thiz) {
    return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");
}

hello-jni.c文件编写好，可以将com_natureday_HelloJni.h文件给删了。

3.编译hello-jni.c文件生成相应的库：

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：

# Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
#
LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

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

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

分析其中含义：

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    := HelloJni

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“HelloJni”的共享库模块，将会生成“libHelloJni.so”文件。

重要注意事项：

如果你把库命名为“libHelloJni.so”，编译系统将不会添加任何的lib前缀，也会生成“libHelloJni.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。

生成.so库文件：

利用android NDK开发包中的 ndk-build脚本生成对应的.so共享库了，方法为在工程目录下输入ndk-build，结果如下：

natureday@natureday-Inspiron-5520:~/work/workspace/HelloJni$ ndk-build
/home/natureday/work/android-ndk-r8e/build/core/add-application.mk:128: Android NDK: WARNING: APP_PLATFORM android-14 is larger than android:minSdkVersion 8 in ./AndroidManifest.xml    
Compile thumb  : HelloJni <= hello-jni.c
SharedLibrary  : libHelloJni.so
Install        : libHelloJni.so => libs/armeabi/libHelloJni.so

可以看到在目录libs/armeabi/下已经生成了libHelloJni.so库。

需要注意的是在Java中指定加载库时的名称一定要加载正确的库，否则会出现java.lang.UnsatisfiedLinkError。

运行程序，可以得到正确结果了，哈哈哈哈！！！