Android Studio 之 JNI 开发详解

前言

  1. 什么是NDK?
    NDK全称是Native Development Kit,NDK提供了一系列的工具,帮助开发者快速开发C(或C++)的动态库,并能自动将so和java应用一起打包成apk。NDK集成了交叉编译器(交叉编译器需要UNIX或LINUX系统环境),并提供了相应的mk文件隔离CPU、平台、ABI等差异,开发人员只需要简单修改mk文件(指出“哪些文件需要编译”、“编译特性要求”等),就可以创建出so。

  2. 为什么使用NDK?
    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.)可以方便地使用现存的开源库。大部分现存的开源库都是用C/C++代码编写的。
    3.)提高程序的执行效率。将要求高性能的应用逻辑使用C开发,从而提高应用程序的执行效率。
    4.)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。

  3. 什么是JNI?
    JNI全称为:Java Native Interface。JNI 是本地编程接口,它使得在 Java 虚拟机内部运行的 Java 代码能够与用其它语言(如 C、C++)编写的代码进行交互。

  4. 为什么使用JNI?
    JNI的目的是使java方法能够调用c实现的一些函数。

  5. 安卓中的so文件是什么?
    Android中用到的so文件是一个c++的函数库。在android的JNI中,要先将相应的C语言打包成so库,然后导入到lib文件夹中供java调用。

本例开发环境如下:
操作系统:Mac
开发环境:Android Studio 2.2 Beta3 + NDK r12 + Gradle 2.14.1

NDK安装

  1. 从Android Studio安装(需翻墙)
    1.)打开AndroidStudio,选择顶部工具条,Tools->Android->SDK Manager

    2.)在弹出来的对话框中选择SDK Tools选项卡

    3.)勾选上图中NDK,点击 Apply,开始安装
    4.)安装完成后,重启Android Studio
  2. AndroidDevTools安装
    1.)打开AndroidDevTools网页,选择导航栏中Android SDK Tools->NDK,选择相应平台的NDK开始下载。

    2.)下载完成后,将NDK解压到某个文件夹下,打开Android Studio,选择File->Project Structure

    在弹出来的对话框中,配置NDK路径,如下所示:

JNI开发

下面我们就一步一步来完成一个示例,从C语言编写的程序中获取字符串,然后在TextView上显示出来。

  1. 新建一个Android Project,命名为 MyApplication


    注意:项目路径中不能有空格!

  2. 项目新建完成后,默认为Android视图,这里为了更清楚的展示,我们切换到Project视图。



    项目结构如下:


  3. 在项目gradle.properties文件中加上以下代码,表示我们要使用NDK进行开发。

android.useDeprecatedNdk=true
  1. 在项目local.properties中加入ndk和sdk的路径:
sdk.dir=/Users/用户名/android-sdk-macosx
ndk.dir=/Users/用户名/android-sdk-macosx/ndk-bundle
  1. 在app文件夹下的build.gradle中的defaultConfig里加入如下代码
ndk{    
      moduleName "hello"       //生成的so文件名字,调用C程序的代码中会用到该名字    
      abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "x86" //输出指定三种平台下的so库
}

如下所示:


  1. 打开布局文件activity_main.xml,我们来添加一个TextView显示从C程序中返回的字符串
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:id="@+id/activity_main"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
    android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
    tools:context="me.jockio.myapplication.MainActivity">

    <TextView
        android:id="@+id/textView"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:textSize="20sp" />
</RelativeLayout>
  1. 打开MainActivity.java,添加如下代码:
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    //固定写法,表示我们要加载的资源文件为libhello.so
    static {
        System.loadLibrary("hello");
    }

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

        TextView textView = (TextView) findViewById(R.id.textView);
        textView.setText(getStringFromNative());
    }

    //声明一个本地方法,用native关键字修饰
    public native String getStringFromNative();
}
  1. 生成.h头文件
    打开Android Studio底部的Terminal,默认命令行窗口路径已经在当前项目,输入以下命令:
cd app/src/main/java
javah -jni 包名+类名

执行完上面两条命令后,会自动生成.h文件



生成.h文件内容如下:



这里关键部分就是:
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_me_jockio_myapplication_MainActivity_getStringFromNative  (JNIEnv *, jobject);
  1. 新建jni文件夹,并拷贝上面生成的.h文件到jni目录
    选择File->New->Folder->JNI Folder


    在弹出的对话框中勾选Change Folder Location,并在下面输入文件夹名,如下图所示:

  2. 在jni目录下,右键新建C文件,文件名任意,输入如下内容:

//引入上面生成的头文件,并实现头文件中声明的方法
#include "me_jockio_myapplication_MainActivity.h"
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_me_jockio_myapplication_MainActivity_getStringFromNative
        (JNIEnv *env, jobject obj){
    char *str="String from native C";
    return (*env)->NewStringUTF(env, str);
}

注意观察函数方法名为:Java_包名_类名_方法名,了解到这些后我们以后就可以不生成.h文件,而是直接去写.c文件了。

  1. 选择 Build->Make Project,看app/build/intermediates/ndk/debug/lib目录下是否生成.so文件,如果没有生成,选择 Build->Clean Project,等clean完成后,再Build->Rebuild Project,一般经过上面两步以后都能够解决问题。


  2. 打开模拟器,运行Android程序。这里可以看到已经从libhello.so文件中读取到字符串,并显示在了TextView中。


参考文章

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