APK反破解之三：NDK编译.so动态库-优快云博客

本文介绍了如何使用 Android NDK 进行 C/C++ 开发，详细讲解了从环境搭建、Java 代码与本地代码交互原理到生成 .so 库文件的全过程。

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APK反破解之三：NDK编译.so动态库

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AndroidNDK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googleandroid官网下载：通过这个开发包的工具才能将androidjni的C/C++的代码编译成库

c.android应用程序开发环境：包括eclipse、java、androidsdk、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：

代码:

sudogedit/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：

代码:

source/etc/environment

经过了上述步骤，在命令行下敲：

代码:

ndk-bulid

弹出如下的错误，而不是说ndk-buildnotfound，就说明ndk环境已经安装成功了。

代码:

AndroidNDK:Couldnotfindapplicationprojectdirectory!
AndroidNDK:PleasedefinetheNDK_PROJECT_PATHvariabletopointtoit.
/home/braincol/workspace/android/android-ndk-r5/build/core/build-local.mk:85:***AndroidNDK: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：

HelloJni.java:

代码:

/*
*Copyright(C)2009TheAndroidOpenSourceProject
*
*LicensedundertheApacheLicense,Version2.0(the"License");
*youmaynotusethisfileexceptincompliancewiththeLicense.
*YoumayobtainacopyoftheLicenseat
*
*http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
*
*Unlessrequiredbyapplicablelaworagreedtoinwriting,software
*distributedundertheLicenseisdistributedonan"ASIS"BASIS,
*WITHOUTWARRANTIESORCONDITIONSOFANYKIND,eitherexpressorimplied.
*SeetheLicenseforthespecificlanguagegoverningpermissionsand
*limitationsundertheLicense.*/

packagecom.example.hellojni;
importandroid.app.Activity;
importandroid.widget.TextView;
importandroid.os.Bundle;

publicclassHelloJniextendsActivity{
/**Calledwhentheactivityisfirstcreated.*/

@Override
publicvoidonCreate(BundlesavedInstanceState){
super.onCreate(savedInstanceState);
/*CreateaTextViewandsetitscontent.
*thetextisretrievedbycallinganative
*function.*/

TextViewtv=newTextView(this);
tv.setText(stringFromJNI());
setContentView(tv);
}
/*Anativemethodthatisimplementedbythe
*'hello-jni'nativelibrary,whichispackaged
*withthisapplication.*/

publicnativeStringstringFromJNI();
/*Thisisanothernativemethoddeclarationthatis*not*
*implementedby'hello-jni'.Thisissimplytoshowthat
*youcandeclareasmanynativemethodsinyourJavacode
*asyouwant,theirimplementationissearchedinthe
*currentlyloadednativelibrariesonlythefirsttime
*youcallthem.
*
*Tryingtocallthisfunctionwillresultina
*java.lang.UnsatisfiedLinkErrorexception!*/

publicnativeStringunimplementedStringFromJNI();
/*thisisusedtoloadthe'hello-jni'libraryonapplication
*startup.Thelibraryhasalreadybeenunpackedinto
*/data/data/com.example.HelloJni/lib/libhello-jni.soat
*installationtimebythepackagemanager.
*/

static{
System.loadLibrary("hello-jni");
}
}

这段代码很简单，注释也很清晰，这里只提两点：

a:
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。

b:
publicnativeStringstringFromJNI();
publicnativeStringunimplementedStringFromJNI();

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：

代码:

braincol@ubuntu:~$cdworkspace/android/NDK/hello-jni/

ls查看工程文件

代码:

braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ls
AndroidManifest.xmlassetsbindefault.propertiesgenressrc

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：

代码:

braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$mkdirjni
braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ls
AndroidManifest.xmlassetsbindefault.propertiesgenjniressrc

下面就可以生成相应的.h文件了：

代码:

braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$javah-classpathbin-djnicom.example.hellojni.HelloJni

-classpathbin：表示类的路劲
-djni:表示生成的头文件存放的目录
com.example.hellojni.HelloJni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：

代码:

braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$cdjni/
braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ls
com_example_hellojni_HelloJni.h

我们来看看com_example_hellojni_HelloJni.h的内容：

com_example_hellojni_HelloJni.h:

代码:

/*DONOTEDITTHISFILE-itismachinegenerated*/
#include<jni.h>
/*Headerforclasscom_example_hellojni_HelloJni*/

#ifndef_Included_com_example_hellojni_HelloJni
#define_Included_com_example_hellojni_HelloJni
#ifdef__cplusplusextern"C"{
#endif

/*
*Class:com_example_hellojni_HelloJni
*Method:stringFromJNI
*Signature:()Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORTjstringJNICALLJava_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI(JNIEnv*,jobject);

/*
*Class:com_example_hellojni_HelloJni
*Method:unimplementedStringFromJNI
*Signature:()Ljava/lang/String;*/
JNIEXPORTjstringJNICALLJava_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI(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：

代码:

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：

hello-jni.c:

代码:

/*
*Copyright(C)2009TheAndroidOpenSourceProject
*
*LicensedundertheApacheLicense,Version2.0(the"License");
*youmaynotusethisfileexceptincompliancewiththeLicense.
*YoumayobtainacopyoftheLicenseat
*
*http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
*
*Unlessrequiredbyapplicablelaworagreedtoinwriting,software
*distributedundertheLicenseisdistributedonan"ASIS"BASIS,
*WITHOUTWARRANTIESORCONDITIONSOFANYKIND,eitherexpressorimplied.
*SeetheLicenseforthespecificlanguagegoverningpermissionsand
*limitationsundertheLicense.
*
*/

#include<string.h>#include<jni.h>
/*ThisisatrivialJNIexamplewhereweuseanativemethod
*toreturnanewVMString.SeethecorrespondingJavasource
*filelocatedat:
*
*apps/samples/hello-jni/project/src/com/example/HelloJni/HelloJni.java
*/

jstringJava_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI(JNIEnv*env,jobjectthiz){
return(*env)->NewStringUTF(env,"HellofromJNI!");
}

这里只是实现了Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI方法，而Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI方法并没有实现，因为在HelloJni.java中只调用了stringFromJNI()方法，所以unimplementedStringFromJNI()方法没有实现也没关系，不过建议最好还是把所有java中定义的本地方法都实现了，写个空函数也行啊。。。有总比没有好。

Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI()函数只是简单的返回了一个内容为"HellofromJNI!"的jstring对象（对应于java中的String对象）。

hello-jni.c文件已经编写好了，现在可以把com_example_hellojni_HelloJni.h文件给删了，当然留着也行，只是我还是习惯把不需要的文件给清理干净了。

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：

代码:

#Copyright(C)2009TheAndroidOpenSourceProject
#
#LicensedundertheApacheLicense,Version2.0(the"License");
#youmaynotusethisfileexceptincompliancewiththeLicense.
#YoumayobtainacopyoftheLicenseat
#
#http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
#Unlessrequiredbyapplicablelaworagreedtoinwriting,software
#distributedundertheLicenseisdistributedonan"ASIS"BASIS,
#WITHOUTWARRANTIESORCONDITIONSOFANYKIND,eitherexpressorimplied.
#SeetheLicenseforthespecificlanguagegoverningpermissionsand
#limitationsundertheLicense.
#

LOCAL_PATH:=$(callmy-dir)
include$(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE:=hello-jni
LOCAL_SRC_FILES:=hello-jni.c
include$(BUILD_SHARED_LIBRARY)

LOCAL_PATH:=$(callmy-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.mkfile文件的目录）。

include$(CLEAR_VARS)

CLEAR_VARS由编译系统提供，指定让GNUMAKEFILE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GNUMAKE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'libhello-jni.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GNUMakefile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

代码:

braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$cd..
braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ls
AndroidManifest.xmlassetsbindefault.propertiesgenjnilibsobjressrc
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：

代码:

braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$cdlibs/
braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ls
armeabi
braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$cdarmeabi/
braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs/armeabi$ls
gdbservergdb.setuplibhello-jni.so

4.在eclipse重新编译HelloJni工程，生成apk

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：