Android NDK基础

最新推荐文章于 2024-04-02 10:15:34 发布

azhoufeng

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分类专栏： Android 文章标签： Android NDK JNI

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/androidzf/article/details/87778244

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一、JNI 的概念

1、概念

JNI全称 Java Native Interface，Java 本地接口。可以通过JNI调用系统提供的API。

2、JNI 与 NDK 的区别

JNI：JNI是一套编程接口，用来实现Java代码与本地C/C++代码的交互。
NDK：NDK是Google开发的一套开发和编译工具集，可以生成动态链接库，主要用于Android的JNI开发。

3、JNI 的作用

扩展： JNI扩展了JVM能力，驱动开发，例如开发一个wifi驱动，可以将手机设置为无限路由。
高效：本地代码效率高，游戏渲染，音频视频处理等方面使用JNI调用本地代码，C语言可以灵活操作内存。
复用：在文件压缩算法 7zip开源代码库，机器视觉 OpenCV开放算法库等方面可以复用C平台上的代码，不必在开发一套完整的Java体系，避免重复发明轮子。
特殊：产品的核心技术一般也采用JNI开发，不易破解。

二、JNI 两种注册方式

（一）、静态注册

开发流程如下：

在 Java 中先声明 native 方法。
编译 Java 源文件得到 .class 文件。
使用 Javah -jni 命令生成对应的头文件。
- 命令 javah -jni packagename.classname 生成由包名加类名命名的 jni 层头文件。
- 命令 javah -o custom.h packagename.classname，其中 custom.h 为自定义的文件名。
实现 JNI 里面的函数（生成.c文件），再在Java中通过System.loadLibrary加载 so 库。

PS：javah 是 JDK 自带的一个命令，-jni 参数表示将 class 中用到 native 声明的函数生成 JNI 规则的函数

Demo:

创建项目

首先创建一个 Android 项目，包名：com.zf.ndkdemo

创建引用本地库的工具类

创建一个 Java 类 NDKTools

package com.zf.ndkdemo;

public class NDKTools {
    public static native String stringFromJNI();
}

在MainActivity中调用 NDKTools 的 stringFromJNI()方法

package com.zf.ndkdemo;

import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;
import java.io.File;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

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

        TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.sample_text);
        tv.setText(NDKTools.stringFromJNI());
    }
}

获取classes文件

（1）点击 AndroidStudio 中的 Make Project 或者 Rebuild Project 进行编译获取class文件。（Build --> Make Project 或者 Build --> Rebuild Project）

（2）编译完成之后，按照如下目录寻找class文件。

app/build/intermediates/classes/debug/com/zf/ndkdemo

获取.h文件
点击AndroidStudio下面Terminal，然后进入app/build/intermediates/classes/debug目录下，然后执行命令：javah -jni com.zf.ndkdemo.NDKTools 。如果一切顺利则会在app/build/intermediates/classes/debug下面生成com_zf_ndkdemo_NDKTools.h文件。如下图：

内容如下：

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

#ifndef _Included_com_zf_ndkdemo_NDKTools
#define _Included_com_zf_ndkdemo_NDKTools
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_zf_ndkdemo_NDKTools
 * Method:    stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_zf_ndkdemo_NDKTools_stringFromJNI
  (JNIEnv *, jclass);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

增加对应的.c文件
在工程main目录下创建jni文件夹，然后将刚刚生成的.h剪切过来。然后再在jni目录下生成一个.c文件ndkdemo.c

//
// Created by zf on 2019/1/17.
//

#include "com_zf_ndkdemo_NDKTools.h"

JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_zf_ndkdemo_NDKTools_stringFromJNI
        (JNIEnv *env, jobject obj) {
    return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello world,我的第一行NDK代码");
}

添加并编写Android.mk文件
在jni目录下生成一个Android.mk文件，内容如下：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := ndkdemo-jni

LOCAL_SRC_FILES :=ndkdemo.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

修改相关配置文件

local.properties 文件中添加 NDK 路径

ndk.dir=D\:\\Sdk\\ndk-bundle
sdk.dir=D\:\\Sdk

修改 app module 目录下的 build.gradle 文件，内容如下：

apply plugin: 'com.android.application'

android {
    compileSdkVersion 27
    defaultConfig {
        applicationId "com.zf.ndkdemo"
        minSdkVersion 18
        targetSdkVersion 27
        versionCode 1
        versionName "1.0"
        testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
        ndk{
            moduleName "ndkdemo-jni"
            abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "x86"
        }
    }
    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
        }

        externalNativeBuild {
            ndkBuild {
                path 'src/main/jni/Android.mk'
            }
        }
        sourceSets.main {
            jni.srcDirs = []
            jniLibs.srcDirs = ['src/main/jniLibs']
        }

    }
}

dependencies {
    implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])
    implementation 'com.android.support:appcompat-v7:27.1.1'
    implementation 'com.android.support.constraint:constraint-layout:1.1.3'
    testImplementation 'junit:junit:4.12'
    androidTestImplementation 'com.android.support.test:runner:1.0.2'
    androidTestImplementation 'com.android.support.test.espresso:espresso-core:3.0.2'
}

gradle.properties 文件中添加： Android.useDeprecatedNdk=true

修改引用类 NDKTools

public class NDKTools {
    static {
        System.loadLibrary("ndkdemotest-jni");
    }
    public static native String stringFromJNI();
}

over

（二）、动态注册

开发流程如下：

编写 Java 的 native 方法；
编写 JNI 函数的实现（函数名随意）；
利用结构体 JNINativeMethod 保存 Java native 方法和 JNI 函数的对应关系；
利用 RegisterNatives(JNIEnv*, jclass, const JNINativeMethod*,jint) 注册类的所有本地方法；
第3、4步的代码在 JNI_OnLoad 方法中执行。
在编写 Java native 方法的类中通过 System.loadLibrary 加载 JNI 动态库，然后会自动调用 JNI_OnLoad 函数，完成动态注册。

三、JNI 数据类型映射

基本数据类型：

Java类型	本地类型（Native Type）	描述
boolean	jboolean	C/C++无符号8位整型（unsigned char）
byte	jbyte	C/C++带符号8位整型（char）
char	jchar	C/C+无符号16位整型（unsigned short）
short	jshort	C/C++带符号16位整型（short）
int	jint	C/C++带符号32位整型（int）
long	jlong	C/C++带符号64位整型（long）
float	jfloat	C/C++32位浮点型（float）
double	jdouble	C/C++64位浮点型（double）

基本数据类型的映射即在Java的基本数据类型前面添加 j 就是本地类型的基本数据类型

引用数据类型：

Java类型	本地类型（Native Type）	描述
Object	jobject	任何java对象
Class	jclass	Class类对象
String	jstring	字符串对象
Object[]	jobjectArray	任何对象的数组
boolean[]	jbooleanArray	布尔型数组
byte[]	jbyteArray	比特型数组
char[]	jcahrArray	字符型数组
short[]	jshortArray	短整型数组
int[]	jintArray	整型数组
long[]	jlongArray	长整形数组
float[]	jfloatArray	浮点型数组
double[]	jdoubleArray	双浮点型数组
void	void

注意：

a、应用数据类型不能在Native层使用，需要根据 JNI 函数转化后才能使用；
b、多维数组都是引用类型。

 //获得一维数组的类引用，即jintArray类型  
jclass intArrayClass = env->FindClass("[I");   
//构造一个指向jintArray类一维数组的对象数组，该对象数组初始大小为length，类型为 jsize
jobjectArray obejctIntArray  =  env->NewObjectArray(length ,intArrayClass , NULL);

方法和变量的id

当Native要调用Java层方法的时候，需要通过JNI函数获取对应的id，根据id调用 JNI 函数获取该方法。变量同理。

id 结构如下：

struct _jfieldID;                       /* opaque structure */
typedef struct _jfieldID* jfieldID;     /* field IDs */

struct _jmethodID;                      /* opaque structure */
typedef struct _jmethodID* jmethodID;   /* method IDs */

时间问题，未完待续…

参考链接：
Android NDK开发：JNI基础篇
 Android JNI