Android NDK开发技术与技巧总结与心得

嘛，好久不来了，忙成狗，不过收获很多，本文就是其中之一。

最近把JNI这玩意儿深度学习了下，之前虽然也做过，但都比较松散，没有系统的把整个知识框架和技术体系梳理过。网上也看了很多博文，基本说的都是环境配置然后一个Hello from jni的玩意儿，然后就没有然后了，基本很少有具体的应用以及对相应核心api的介绍，对其思想的介绍就更少了，所以想自己还是总结一篇出来，并不是为了装逼，就是怕过半年自己又全还给自己了（谁信啊）……

先来张葛大爷的图镇楼！

一、JNI到底是干嘛用的

百度都能查到的官方解释我就不多说了。我自己的理解是两方面，一方面主要用于各种复杂算法的执行，C的效率高自不必说，更重要的是so的破解难度要远远大于apk了，很多公司就靠算法活着的，没有JNI用他们要死了~；另一方面，JavaNativeInterface，作为Java和C间的bridge，我们可以把很多java代码可能无法实现的事情丢到C层去搞。

二、怎么跑起来一个带JNI代码的工程

我用的是AS2.1，主要学姿势，所以默认各位看官的环境已经折腾好，如果没折腾好百度一找一洗脸盆，学一下就好了。AS现在对NDK的支持还是很感人的low，不过编译很轻松，所以凑合着用吧。简单步骤总结下，不一样的同学不用喷，这不是重点：

1.写个类，写好自己需要的native方法，像这样：

package com.amuro.ndkcompactdemo.chapter_1;

/**
 * Created by Amuro on 2016/6/23.
 */
public class Chapter1JNI
{
    static
    {
        System.loadLibrary("ndk_compact");
    }

    public native String stringFromJNI();
    public native int add(int a, int b);
    public native String addString(String str);
    public native int[] addArray(int[] array);
}

2.写好之后，编译你的代码，保证通过。然后用AS自带的Termial进入工程根目录，我的根目录是这样的：

D:\DevelopAS\workspace\NDKCompactDemo

好，然后进入根目录的以下目录：

D:\DevelopAS\workspace\NDKCompactDemo\app\build\intermediates\classes\debug

然后输入命令javah -jni com.amuro.ndkcompactdemo.chapter_1.Chapter1JNI

就这样会在刚才那个目录下生成一个.h头文件。不要问我javah是什么也不要问我h文件是什么，自己百度。生成头文件代码如下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_1_Chapter1JNI */

#ifndef _Included_com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_1_Chapter1JNI
#define _Included_com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_1_Chapter1JNI
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_1_Chapter1JNI
 * Method:    stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_11_Chapter1JNI_stringFromJNI
  (JNIEnv *, jobject);

/*
 * Class:     com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_1_Chapter1JNI
 * Method:    add
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_11_Chapter1JNI_add
  (JNIEnv *, jobject, jint, jint);

/*
 * Class:     com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_1_Chapter1JNI
 * Method:    addString
 * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_11_Chapter1JNI_addString
  (JNIEnv *, jobject, jstring);

/*
 * Class:     com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_1_Chapter1JNI
 * Method:    addArray
 * Signature: ([I)[I
 */
JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_com_amuro_ndkcompactdemo_chapter_11_Chapter1JNI_addArray
  (JNIEnv *, jobject, jintArray);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

3.在工程的src/main目录下创建一个jni文件夹，把刚才生成的h文件复制过来。

4.对Gradle进行配置

1）app module的build.gradle下增加ndk配置，完整gradle文件如下：

apply plugin: ‘com.android.application‘

android {
    compileSdkVersion 23
    buildToolsVersion "23.0.2"

    defaultConfig {
        applicationId "com.amuro.ndkcompactdemo"
        minSdkVersion 15
        targetSdkVersion 23
        versionCode 1
        versionName "1.0"

        ndk{
            moduleName "ndk_compact"
            ldLibs "log", "z", "m"  //添加依赖库文件，因为有log打印等
            abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "x86"
        }
    }

    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles getDefaultProguardFile(‘proguard-android.txt‘), ‘proguard-rules.pro‘
        }
    }
}

dependencies {
    compile fileTree(dir: ‘libs‘, include: [‘*.jar‘])
    testCompile ‘junit:junit:4.12‘
    compile ‘com.android.support:appcompat-v7:23.3.0‘
}

第一个是你自己的so库名称，第二个看注释，第三个复制粘贴就好

2）在gradle.properties中添加：

android.useDeprecatedNdk=true

不要问我为什么。

5.针对之前生成的h文件，写自己的源文件，c或cpp均可，记得要把h文件include进来。

6.然后就可以编译执行啦，是不是好简单，AS帮我们把以前Eclipse需要的Android.mk文件的编写给自动化了。

三、用JNI你需要知道的一些知识

1.指针和引用

Java把C最复杂的知识给封装了，而回到C的我们不得不把他们重新捡起来，记得我当年刚学也是被折腾的死去活来，其实想明白之后真的不复杂。如果你C的知识都还给谭老师了，建议你花个一两天先去捡回来，再回头搞会发现很多源码理解起来就轻松多了。这里举个例子，看代码：

先定义一个结构体：

struct Student
{
    int age;
    char* name;
};

然后定义一个指针指向它：

typedef const struct Student* Stu;

然后我们要怎么用呢：

func(Stu* student)
{
    printf("%d", (*student)->age);
    printf("%d", (**student).age);
}

int main()
{
    struct Student s = {10, "amuro", 100};
    Stu stu = &s;

    printf("%d", stu->age);
    printf("%d", (*stu).age);

    func(&stu);
}

运行结果四者打印出来的是10。大概解释一下：

stu是s的指针，也就是说stu里是s的地址，所以stu在赋值时等号右边必须是一个地址值，而&就是取地址符。

从指针中取值的时候有两种方法，代码里都写了。

函数传递指针的时候要特别小心func的参数其实是一个指向stu的指针，也就是指针的指针。所以传值的时候应该把stu的地址传过去。而函数中的student保存的是stu的地址，所以*student才是取出stu地址里保存的s的地址，这时候就可以进行取值操作了。画个图大家就更好理解了：

举这个例子是为了方便大家理解JNIEnv *env这个玩意儿，其实我们自己函数中拿到的env就是刚才例子里的student，所以我们要调用env中的方法的时候，才会这样写：(*env)->MethodName

2.Java标准类和JNI接口的对应关系

图我就直接盗了，反正口诀就是java类前面加个j就好了，然后首字母改小写。

3.jni.h在哪里

很多帖子都会列一堆jni函数，看了一头雾水，其实只要我们找到源码，很多问题会非常容易解决。jni.h的源码在我们下载的NDK包里。我的地址是：

D:\DevelopAS\asSDK\ndk-bundle\platforms\android-23\arch-arm\usr\include

所有的方法都在里面了，然后根据需求去里面找就好了。

文档的话看这里：

http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/jni

看到这种密密麻麻的文档当时就想死了。

4.函数签名

很重要，在C层反射的时候，都需要传这东西，百度能找到很多详细的帖子，我这里就取其精华了。

注意注意，这个表写错了，long的签名是J，我当时就被坑死了，查了好久才查出来！

举个例子，比如

public String doSomething(int a, String x, long[] b);

签名就是：(ILjava/lang/String;[J)Ljava/lang/String;

括号里是参数列表，注意非原生类一定要在前面加L后面加；，括号后面是返回值。分号一定不要忘记！！！！

其实还能用javap命令来搞的，但是个人觉得还不如理解之后自己手写，熟悉之后效率高多了。这里就不赘述了。

5.JNIEnv是个啥

1）JNIEnv是一个线程相关的结构体, 该结构体代表了 Java 在本线程的运行环境 ;

2）JNIEnv 与 JavaVM : 注意区分这两个概念;

– JavaVM : JavaVM 是 Java虚拟机在 JNI 层的代表, JNI 全局只有一个;

– JNIEnv : JavaVM 在线程中的代表, 每个线程都有一个, JNI 中可能有很多个 JNIEnv;

3）JNIEnv 作用 :

– 调用 Java 函数 : JNIEnv 代表 Java 运行环境, 可以使用 JNIEnv 调用 Java 中的代码;

– 操作 Java 对象 : Java 对象传入 JNI 层就是 Jobject 对象, 需要使用 JNIEnv 来操作这个 Java 对象;

4）JNIEnv 体系结构

线程相关 : JNIEnv 是线程相关的, 即 在 每个线程中 都有一个 JNIEnv 指针, 每个JNIEnv 都是线程专有的, 其它线程不能使用本线程中的 JNIEnv, 线程 A 不能调用 线程 B 的 JNIEnv;

– 当前线程有效 : JNIEnv 只在当前线程有效, JNIEnv 不能在 线程之间进行传递, 在同一个线程中, 多次调用 JNI层方法, 传入的 JNIEnv 是相同的;

– 本地方法匹配多JNIEnv : 在 Java 层定义的本地方法, 可以在不同的线程调用, 因此 可以接受不同的 JNIEnv;

5）JNIEnv 结构 : 由上面的代码可以得出, JNIEnv 是一个指针, 指向一个线程相关的结构, 线程相关结构指向 JNI 函数指针 数组, 这个数组中存放了大量的 JNI 函数指针, 这些指针指向了具体的 JNI 函数;

四、JNI要怎么用

这个话题太大了，就我自己的总结来看，比较常用的其实无非就是四种，一种是操作基本类型，一种是String，一种是操作我们自定义的类型，一种就是数组。

1.常用核心API接口

妈蛋，做表格好蛋疼，就继续用截图代替吧……

基本看到名字都能猜到意思了，有了方法名字，想要知道怎么用，传哪些参数的话，去查文档或者我刚才说的jni.h源文件就好啦。

2.还是回去用Eclipse吧

用了一下AS之后真是觉得弱爆了，虽然编译方便了很多。要搞复杂的NDK开发还是要靠Eclipse，自己写Android.mk文件和Application.mk文件吧。

下面总结下这两个文件的常用配置：

3.我能想到最痛苦的事，是没有代码提示~

记忆力拔群的手写代码大神请绕道。

反正一开始用AS我是快疯了，基本没法写代码，写一行就要去查一下jni.h的头文件看看方法名和传入参数的定义，同时也不能调试，只能跑起来之后看日志或者报错，效率低下不能忍。那怎样让熟悉的代码提示出现呢，这里提供两个方法。

方法一：

1）你需要一个微软的VisualStudio，版本不必太高，我用的2008，建一个工程，选dll工程。

2）从前面说的jni.h的头文件目录下，把jni.h和另一个叫jni_md.h的文件，加上你自己javah生成的头文件一起copy到studio项目目录下，像这样：

然后在你的工程里把这些头文件导入：

然后自动提示就出来啦啦啦啦~

也没有要死的各种红线绿线。

3）编译出的dll文件其实是可以拿来用的（学过操作系统的童鞋都知道，dll动态链接库其实就是windows上的so），这里有一个注意点，就是如果你安装的是64位的java，记得一定要把VS的编译条件改成x64，不然编译出来的dll文件java是没法解析的。把你生成的dll文件的路径配置到环境变量的PATH下面，然后写一个java程序就能用load这个dll啦。我的配置是这样的：

D:\VisualStudio\Projects\NDKTest\x64\Debug;(这里面有个NDKTest.dll文件)

4）写个Java程序去测试这个JNI代码吧，System.loadLibrary的时候，lib名就传“NDKTest”就OK了。这个适合测试算法类的JNI，测试成功后直接拿到Android程序里用就好了。毕竟对C的支持，VS是无出其右的。

方法2：Eclipse增加代码提示

1）我相信这个才是很多童鞋想要的~为了把这个搞出来花了我一整天折腾各种环境和配置，Orz

2）确认你的eclipse安装了cdt，如果没有，去官网找下载地址去，我的是这里：

http://download.eclipse.org/tools/cdt/releases/juno

注意这个地址是在eclipse的install new software中使用的，不要直接网页打开。

3）下载MinGW，安装MinGW，配置MinGW，请看教程：

http://blog.csdn.net/hujingn/article/details/5849516

4）新建C项目，选择如图，记得右边一定要选MinGW

5）好了，出现了我们熟悉的代码界面，stdio.h，stdlib.h都能看到源码了，爽，但是这时候并没有jni的源码，别急，右键项目，把ndk-bundle里源码的地址配置进去：

具体看图，我就不贴了。配置完成确认OK。

6）激动人心的时候终于到了，加上jni.h的include，看到变蓝色没，变就对了。这时候我们就可以直接F3啦~然后，我们就可以把我们的javah生成的头文件拷过来了，然后的然后请看图：

这下想看什么源码，都轻松愉快了，有些小算法，还可以在下面的main函数里自己测试。

差不多就是这些东西了，剩下的就是学习各种API的使用了，作为程序员这个是必备技能了。跪求谷歌尽快完美支持NDK开发，这样折腾实在是太痛苦了。如果各位有更好更优秀的方式，欢迎留言讨论~

就酱~

时间： 2024-10-11 10:34:19

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