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[默认分类] Android: NDK编程入门笔记

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  • TA的每日心情
    开心
    2021-12-13 21:45
  • 签到天数: 15 天

    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2018-7-8 11:15:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
    为何要用到NDK?
    概括来说主要分为以下几种情况:

    1. 代码的保护,由于apk的java层代码很容易被反编译,而C/C++库反汇难度较大。
    2. 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。
    3. 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。
      

    下面就介绍下Android NDK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

    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。  
    安装android-ndk开发包,这个开发包可以在Google android 官网下载: 通过这个开发包的工具才能将android jni 的C/C++的代码编译成库  
    android应用程序开发环境: 包括eclipse、java、 android sdk、 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:

    sudo gedit /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:

      source  /etc/environment

    经过了上述步骤,在命令行下敲:  

    ndk-bulid

    弹出如下的错误,而不是说ndk-build not found,就说明ndk环境已经安装成功了。

    Android NDK: Could not find application project directory !   
    Android NDK: Please define the NDK_PROJECT_PATH variable to point to it.   
    /home/braincol/workspace/android/android-ndk-r5/build/core/build-local.mk:85: *** Android NDK: 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 :

    1. /*
    2. * Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
    3. *
    4. * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
    5. * you may not use this file except in compliance with the License.
    6. * You may obtain a copy of the License at
    7. *
    8. *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
    9. *
    10. * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
    11. * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
    12. * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
    13. * See the License for the specific language governing permissions and
    14. * limitations under the License.
    15. */
    16. package com.example.hellojni;
    17. import android.app.Activity;
    18. import android.widget.TextView;
    19. import android.os.Bundle;
    20. public class HelloJni extends Activity
    21. {
    22.     /** Called when the activity is first created. */
    23.     @Override
    24.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
    25.     {
    26.         super.onCreate(savedInstanceState);
    27.         /* Create a TextView and set its content.
    28.          * the text is retrieved by calling a native
    29.          * function.
    30.          */
    31.         TextView  tv = new TextView(this);
    32.         tv.setText( stringFromJNI() );
    33.         setContentView(tv);
    34.     }
    35.     /* A native method that is implemented by the
    36.      * "hello-jni" native library, which is packaged
    37.      * with this application.
    38.      */
    39.     public native String  stringFromJNI();
    40.     /* This is another native method declaration that is *not*
    41.      * implemented by "hello-jni". This is simply to show that
    42.      * you can declare as many native methods in your Java code
    43.      * as you want, their implementation is searched in the
    44.      * currently loaded native libraries only the first time
    45.      * you call them.
    46.      *
    47.      * Trying to call this function will result in a
    48.      * java.lang.UnsatisfiedLinkError exception !
    49.      */
    50.     public native String  unimplementedStringFromJNI();
    51.     /* this is used to load the "hello-jni" library on application
    52.      * startup. The library has already been unpacked into
    53.      * /data/data/com.example.HelloJni/lib/libhello-jni.so at
    54.      * installation time by the package manager.
    55.      */
    56.     static {
    57.         System.loadLibrary("hello-jni");
    58.     }
    59. }
    复制代码




    这段代码很简单,注释也很清晰,这里只提两点::

    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。

    public native String stringFromJNI();
    public native String unimplementedStringFromJNI();  
    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:

    braincol@ubuntu:~$ cd workspace/android/NDK/hello-jni/
    ls查看工程文件

    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls
    AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  res  src
    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:

    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ mkdir jni
    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls
    AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  jni  res  src

    下面就可以生成相应的.h文件了:

    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ javah -classpath bin -d jni com.example.hellojni.HelloJni
    -classpath bin:表示类的路劲
    -d jni: 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:

    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd jni/
    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 :
    1. /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
    2. #include <jni.h>
    3. /* Header for class com_example_hellojni_HelloJni */
    4. #ifndef _Included_com_example_hellojni_HelloJni
    5. #define _Included_com_example_hellojni_HelloJni
    6. #ifdef __cplusplus
    7. extern "C" {
    8. #endif
    9. /*
    10. * Class:     com_example_hellojni_HelloJni
    11. * Method:    stringFromJNI
    12. * Signature: ()Ljava/lang/String;
    13. */
    14. JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI
    15.   (JNIEnv *, jobject);
    16. /*
    17. * Class:     com_example_hellojni_HelloJni
    18. * Method:    unimplementedStringFromJNI
    19. * Signature: ()Ljava/lang/String;
    20. */
    21. JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI
    22.   (JNIEnv *, jobject);
    23. #ifdef __cplusplus
    24. }
    25. #endif
    26. #endif
    复制代码
    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:

      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 :

      
    1. /*
    2. * Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
    3. *
    4. * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
    5. * you may not use this file except in compliance with the License.
    6. * You may obtain a copy of the License at
    7. *
    8. *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
    9. *
    10. * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
    11. * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
    12. * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
    13. * See the License for the specific language governing permissions and
    14. * limitations under the License.
    15. *
    16. */
    17. #include <string.h>
    18. #include <jni.h>
    19. /* This is a trivial JNI example where we use a native method
    20. * to return a new VM String. See the corresponding Java source
    21. * file located at:
    22. *
    23. *   apps/samples/hello-jni/project/src/com/example/HelloJni/HelloJni.java
    24. */
    25. jstring
    26. Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env,
    27.                                                   jobject thiz )
    28. {
    29.     return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");
    30. }
    复制代码

      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 "Hello from JNI !" 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:
      
    1. # Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
    2. #
    3. # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
    4. # you may not use this file except in compliance with the License.
    5. # You may obtain a copy of the License at
    6. #
    7. #      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
    8. #
    9. # Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
    10. # distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
    11. # WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
    12. # See the License for the specific language governing permissions and
    13. # limitations under the License.
    14. #
    15. LOCAL_PATH := $(call my-dir)
    16. include $(CLEAR_VARS)
    17. LOCAL_MODULE    := hello-jni
    18. LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c
    19. include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
    复制代码

      

      这个Androd.mk文件很短,下面我们来逐行解释下:
      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 := 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。


       
      

      3.2 生成.so共享库文件
      

      Andro文件已经编写好了,现在可以用android NDK开发包中的 ndk-build脚本生成对应的.so共享库了,方法如下:
      

      braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ cd ..
    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls
    AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  jni  libs  obj  res  src
    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:

    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd libs/
    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ ls
    armeabi
    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ cd armeabi/
    braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs/armeabi$ ls
    gdbserver  gdb.setup  libhello-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:


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