Android 高级开发 JNI & NDK 介绍与使用

Android 高级开发 JNI & NDK 介绍与使用

前言

对于没接触过的领域，即是挑战也是机遇，不仅能够提升自己的能力。还能够学习到新的技术知识

而学习新的技术的时候，最好是从头开始按照体系学！比一直找快速解决的方法更好

就比如这次的 需要与八达通（.a 静态库 贼j8恶心）硬件交互就必须用 android 中的 NDK工具 ，使用 JNI 桥梁通讯技术 去实现底层 C/C++ 和本地 JAVA 的数据交互。

看技术资料的同时，一定要首先去看官方最新的文档！因为可能因为 IDE 的升级 会有不同的使用配置更新！

在Android studio中开发NDK，NDK是Android底层的 一套开发工具包 c/c++库，然而要在java中调用c/c++的原生功能，则需要使用JNI来实现。

什么是JNI

JNI (Java Native Interface) 是java本地接口，它主要是为了实现 Java 调用c、c++等本地代码所封装的一层接口。大家都知道java是跨平台开发语言，它的狂平台特性导致与本地交互的能力不够强大，一些和操作系统相关的特性Java无法完成，所以Java提供了JNI用于和Native代码进行交互。通过JNI，Java可以调用c、c++，相反，c、c++也可以调用Java的相关代码。

JNI 实现 Java 调用 C 层的方法流程：

图引用来自JNA和JNI的对比

为什么要使用 JNI？

1. 通过JNI 技术可以拓展手机Wifi热点
2. coder 执行高效； 大量的运算（极品飞车） ；万能解码（ffmpeg） ；Opengl（3D渲染）
3. 代码的复用：ffmpeg，opencv（人脸识别库） ，7-zip

#include "com_atguigu_jnitests2_JNIS.h"
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_atguigu_jnitests2_JNIS_helloJNI
(JNIEnv * env, jobject jobj) {
return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from C");
}

怎么用Jni？

学习C语言-看懂代码

熟悉 Jni开发流程，在Android 熟悉使用 NDK

NDK介绍

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

JNI 是一种协议，相当于桥梁作用

​ Java Native Interface ： java 本地开发接口

​ 通过JNI 可以让 java 与 C/C++ 代码实现互调

NDK 是Google 在Android 中提供的开发工具包

使用 NDK 编译代码主要有三种方法：

• 基于 Make 的 ndk-build。
• CMake。
• 独立工具链，用于与其他编译系统集成，或与基于 configure 的项目搭配使用。

NDK开发流程

1、在java 里面编写 native 代码

2、在main 目录下创建 jni 目录 / 或者 cpp 文件夹 ，在内创建 .c 或.cpp 类文件 也就是 c/c++文件 ，可使用命令 生成头文件； （CMake 方式的话默认创建项目不会生成头文件）

3、配置动态链接库的名称

4、加载动态链接库

5、进行使用

NDK 常用的两种方式 nkd-build 和 CMake 编译代码的两种流程安装配置略有差异。

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NDK开发流程 ndk-build 构建

1.安装配置NDK

​ 1). 解压NDK的zip包到非中文目录

​ 2). 配置path : 解压后NDK的根目录----->ndk-build

2. 给AS配置关联NDK

​ 1). local.properties中添加配置

​ ndk.dir=G:\android-ndk-r10

​ 2). gradle.properties中添加配置

​ android.useDeprecatedNdk=true

3. 编写native方法:

public class JNIS {
		public native String helloJNI();
}

4.定义对应的JNI

​ 1). 在main下创建jni文件夹

​ 2). 生成native方法对应的JNI函数声明头文件: 命令窗口中, 进入java文件夹

​

			执行命令: javah com.atguigu.jnitests2.JNIS

			生成头文件: com_atguigu_jnitests2_JNIS.h
			
			函数声明: JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_atguigu_jnitests2_JNIS_helloJNI(JNIEnv *, jobject);

4.1 生成头文件的两种方式

​ 1.在\NDKDemo\app\src\main\java

​ 执行命令：javah com.atguigu.ndkdemo.JNI （拷贝全类名，在文件中的 Class 名称右键 -> copy Reference 得到 com.thisfeng.ndkdemo2.JNI）

生成的 .h头文件 会在当前 java 目录，将其拷贝进 jni 目录 或者 cpp 目录和 C文件统一存放）

（其实在 CMake 构建的话，可以不生成头文件，直接可以通过IDE 快速创建 C 对应的方法）

​ 2.另外一种是在项目的build/intermaediates/classes/debug/下执行

​ 命令 ： javah -classpath . -jni 类路径 JNI类

​ 3). 将生成的头文件转移到jni文件夹下 （AS CMake 构建的 方式应该统一存放在 cpp 文件目录）

​ 4). 在jni下定义对应的函数文件: test.c

#include "com_atguigu_jnitests2_JNIS.h"

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_atguigu_jnitests2_JNIS_helloJNI 

(JNIEnv * env, jobject jobj) { 

return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from C"); 

}

​ 5). 在jni文件夹下创建一个空的C文件: empty.c

​ 说明: 这是AS的bug, 必须至少2个C文件才能通过编译（如果出现可尝试）

5. 指定编译的不同CPU

defaultConfig {

ndk{

moduleName "HelloJni" //so文件: lib+moduleName+.so （ CMake 方式可不 定义？ 但是会在 CMakeList 中去配置）

abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "x86" //cpu的类型

}

}

6. 编译生成不同平台下的动态链接文件

   ​ 1). 执行rebuild, 生成so文件

   ​ 2). so文件目录: build\intermediates\ndk\debug\lib…

7. 调用native方法:

   ​ 1). 在native方法所在的类中加载so文件

static {

System.loadLibrary("HelloJni");

}

​ 2). 在Activity中调用native方法:

String result = new JNIS().helloJNI();

Log.e("TAG", "result="+result);

至此完成 ndk-build 的编译方式 配置到使用如上。下面来说下

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NDK开发流程 CMake 构建

1. 介绍

Android NDK 支持使用 CMake 编译应用的 C 和 C++ 代码。 目前在 AS 中新创建的C/C++项目都是基于 CMake 进行构建的 ，下面记录如何将 CMake 用于 NDK。

目前不支持在同一模块中同时使用 CMake 和 ndk-build。

Android Studio 从2.2 版本起开始支持CMake ,可以通过CMake 和NDK 将C/C++ 代码编译成底层的库，然后再配合Gradle 的编译将库打包到APK 中。 CMake 是一个跨平台构建系统，在Android Studio 引入CMake 之前，它就已经被广泛运用了。

2. 安装和配置 NDK 和 CMake 点击官网查看

注意：如果您在 ndk-bundle 文件夹中安装了 NDK，它会显示在标签为 NDK 的列表中。如果您使用的是 Gradle 3.5 版或更高版本，则可以选中或取消选中该复选框。取消选中该复选框会卸载已安装的 NDK，释放磁盘空间，并使复选框从列表中消失。如果您卸载旧版 NDK，请从项目的 local.properties 文件中移除 ndk.dir 值，该值现已弃用。

3. 配置 CMake 点击官网查看

CMake 构建脚本是一个纯文本文件，您必须将其命名为 CMakeLists.txt，并在其中包含 CMake 构建您的 C/C++ 库时需要使用的命令。如果您的原生源代码文件还没有 CMake 构建脚本，您需要自行创建一个，并在其中包含适当的 CMake 命令。

当你下载了 NDK 和 CMake 配置之后 ，最好 手动去创建一个 C/C++项目 会得到一个完整的默认配置。

4. 将 Gradle 关联到您的原生库

build.gradle 文件中引用

   android {
      ...
      defaultConfig {...}
      buildTypes {...}

      // Encapsulates your external native build configurations.
      externalNativeBuild {

        // Encapsulates your CMake build configurations.
        cmake {

          // Provides a relative path to your CMake build script.
          path "CMakeLists.txt"
        }
      }
    }
    

5. 遇到的问题

如果您不小心卸载过之前的旧版 NDK，请从项目的 local.properties 文件中移除 ndk.dir 值，该值现已弃用。

否则会直build 报错不通过是因为。找原来的 NDK 去了

报错如下:

A problem occurred configuring project ':app'. 

\> NDK not configured. Download it with SDK manager. Preferred NDK version is '20.0.5594570'. Log: /Users/thisfeng/Android/MyDemos/NewNDKDemo2/app/.cxx/ndk_locator_record.json 

​ 所以要使用下载 特定的 NDK(side by side)

​ 这个意思是 需要你安装 指定版本的 NDK version is ’20.0.5594570’ ， 如上图 所示，点击 右下角 show Packge details .

​ 而使用 ndk-build 方式 在 as 中 AS ，NDK一定要配置 local.properties 文件 配置：

ndk.dir=/Users/thisfeng/Library/Android/sdk/ndk-bundle 

并且 3.5 之后 一定要 在 local.properties 文件中移除 ndk.dir 值，该值现已弃用。

两种构建方式脚本文件对应:

​ CMake CMakeLists.txt

​ ndk-build Android.mk

注意：AS 如果老版本的 NDK 被弃用（Obsolete）了后， 需要使用新的。重新下载，主要要用梯子！更新

CMake 构建生成的 .so 文件 在此。 在安装时 会自动打进 apk包

.so 文件是动态库（一般第三方SDK 接入时都需要在 libs 引入对应不同架构的 .so 文件，此文件就是第三方SDK内部所使用到的一些和C/C++的函数交互库 ）

.a 文件是静态库 （有些第三方会提供一个头文件 和 .a 的静态库给你，一脸懵逼的不知道如何使用）

(cmake配置.a库)

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以上是 两种构建方式，现在默认官方创建新的 C/C++项目的都是用 CMake 进行构建，建议采用 CMake 。