Android NDK开发和JNI开发.docx

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AndroidNDK开发和开发和JNI开发开发第九章第九章NDK开发与开发与JNI开发开发9.1NDK开发开发我们先来说说AndroidSDK（AndroidSoftwareDevelopmentKit）,即Android软件开发工具包。

可以说只要你使用Java去开发Android这个东西就必须用到。

他包含了SDKManager和AVDManage。

对于android系统的一些开发版本的管理以及模拟器管理。

而NDK（NativeDevelopmentKit）跟SDK差不多的是他也是一个开发工具包。

用他开发C/C+是很方便的。

他有一个强大的编译集合。

9.1.1NDK产生的背景Android平台从诞生起，就已经支持C、C+开发。

众所周知，Android的SDK基于Java实现，这意味着基于AndroidSDK进行开发的第三方应用都必须使用Java语言。

但这并不等同于“第三方应用只能使用Java”。

在AndroidSDK首次发布时，Google就宣称其虚拟机Dalvik支持JNI编程方式，也就是第三方应用完全可以通过JNI调用自己的C动态库，即在Android平台上，“Java+C”的编程方式是一直都可以实现的。

不过，Google也表示，使用原生SDK编程相比Dalvik虚拟机也有一些劣势，AndroidSDK文档里，找不到任何JNI方面的帮助。

即使第三方应用开发者使用JNI完成了自己的C动态链接库（so）开发，但是so如何和应用程序一起打包成apk并发布？

这里面也存在技术障碍。

比如程序更加复杂，兼容性难以保障，无法访问FrameworkAPI，Debug难度更大等。

开发者需要自行斟酌使用。

于是NDK就应运而生了。

NDK全称是NativeDevelopmentKit。

NDK的发布，使“Java+C”的开发方式终于转正，成为官方支持的开发方式。

NDK将是Android平台支持C开发的开端。

9.1.2为什么使用NDK1、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。

9.1.3NDK简介1、NDK是一系列工具的集合NDK提供了一系列的工具，帮助开发者快速开发C/C+的动态库，并能自动将so和java应用一起打包成apk。

这些工具对开发者的帮助是巨大的。

NDK集成了交叉编译器，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。

NDK可以自动地将so和Java应用一起打包，极大地减轻了开发人员的打包工作。

2、NDK提供了一份稳定、功能有限的API头文件声明Google明确声明该API是稳定的，在后续所有版本中都稳定支持当前发布的API。

从该版本的NDK中看出，这些API支持的功能非常有限，包含有：

C标准库（libc）、标准数学库（libm）、压缩库（libz）、Log库（liblog）。

在深入理解之前，暂且就把NDK当成是一种工具，这种工具使得JAVA能够使用C/C+编译出的so包。

并将此包一起打入apk包中。

9.1.4NDK开发环境的搭建1、下载安装AndroidNDK下载地址：

http:

/如图9-1所示图9-12、下载安装cygwin由于NDK编译代码时必须要用到make和gcc，所以你必须先搭建一个linux环境，cygwin是一个在windows平台上运行的unix模拟环境,它对于学习unix/linux操作环境，或者从unix到windows的应用程序移植，非常有用。

通过它，你就可以在不安装linux的情况下使用NDK来编译C、C+代码了。

下载地址：

http:

/下载，也可以到中文的映像网站http:

/下载1）然后双击运行吧，运行后你将看到安装向导界面。

如图9-2所示图9-22）点击下一步,此时让你选择安装方式：

InstallfromInternet：

直接从Internet上下载并立即安装（安装完成后，下载好的安装文件并不会被删除，而是仍然被保留，以便下次再安装）。

DownloadWithoutInstalling：

只是将安装文件下载到本地，但暂时不安装。

InstallfromLocalDirectory：

不下载安装文件，直接从本地某个含有安装文件的目录进行安装。

3）选择第一项，然后点击下一步。

4）选择要安装的目录，注意，最好不要放到有中文和空格的目录里，似乎会造成安装出问题，其它选项不用变，之后点下一步：

5）上一步是选择安装cygwin的目录，这个是选择你下载的安装包所在的目录，默认是你运行setup.exe的目录，直接点下一步就可以：

6）此时你共有三种连接方式选择：

DirectConnection：

直接连接。

UseIE5Settings：

使用IE的连接参数设置进行连接。

UseHTTP/FTPProxy：

使用HTTP或FTP代理服务器进行连接（需要输入服务器地址、端口号）。

用户可根据自己的网络连接的实情情况进行选择，一般正常情况下，均选择第一种，也就是直接连接方式。

然后再点击“下一步”。

7）这是选择要下载的站点，选择后点下一步。

8）此时会下载加载安装包列表9）Search是可以输入你要下载的包的名称，能够快速筛选出你要下载的包。

那四个单选按钮是选择下边树的样式，默认就行，不用动。

View默认是Category，建议改成full显示全部包再查，省的一些包被隐藏掉。

左下角那个复选框是是否隐藏过期包，默认打钩，不用管它就行，下边开始下载我们要安装的包吧，为了避免全部下载，这里列出了后面开发NDK用得着的包：

autoconf2.1、automake1.10、binutils、gcc-core、gcc-g+、gcc4-core、gcc4-g+、gdb、pcre、pcre-devel、gawk、make共12个包10）然后开始选择安装这些包吧，点skip，把它变成数字版本格式，要确保Bin项变成叉号，而Src项是源码，这个就没必要选了。

11）下面测试一下cygwin是不是已经安装好了。

运行cygwin，在弹出的命令行窗口输入：

cygcheck-ccygwin命令，会打印出当前cygwin的版本和运行状态，如果status是ok的话，则cygwin运行正常。

然后依次输入gccversion，g+-version，makeversion，gdbversion进行测试，如果都打印出版本信息和一些描述信息，则cygwin安装成功！

3、配置NDK环境变量1）首先找到cygwin的安装目录，找到一个home.bash_profile文件，我的是：

E:

cygwinhomeAdministrator.bash_profile，（注意：

我安装的时候我的home文件夹下面什么都没有，解决的办法：

首先打开环境变量，把里面的用户变量中的HOME变量删掉，在E:

cygwinhome文件夹下建立名为Administrator的文件夹（是用户名），然后把E:

cygwinetcskel.bash_profile拷贝到该文件夹下）。

2）打开bash_profile文件，添加NDK=/cygdrive/例如：

NDK=/cygdrive/e/android-ndk-r5exportNDKNDK这个名字是随便取的，为了方面以后使用方便，选个简短的名字，然后保存3）打开cygwin，输入cd$NDK，如果输出上面配置的/cygdrive/e/android-ndk-r5信息，则表明环境变量设置成功了。

9.1.5初试NDK开发在进行NDK开发时，一般需要同时建立Android工程和C/C+工程，然后使用NDK编译C/C+工程，形成可以被调用的共享库，最后共享库文件会被拷贝到Android工程中，并被直接打包到apk文件中1、编写Java代码1）建立一个Android工程TestNDK，创建TestNDK.java文件。

TestNDK.java文件内容如下：

packagecom.blueeagle.example;importandroid.app.Activity;importandroid.widget.TextView;importandroid.os.Bundle;publicclassTestNDKextendsActivityOverridepublicvoidonCreate（BundlesavedInstanceState）super.onCreate（savedInstanceState）;TextViewmyTextView=newTextView（this）;myTextView.setText（stringTestNdk（）;setContentView（myTextView）;publicnativeStringstringTestNdk（）;publicnativeStringstringTestNdk2（）;staticSystem.loadLibrary（testNDK）;其中static语句块表明程序开始运行的时候会加载testNDK,static区声明的代码会先于onCreate方法执行。

如果程序中有多个类，而且如果TestNDK这个类不是你应用程序的入口，那么testNDK（完整的名字是libtestNDK.so）这个库会在第一次使用TestNDK这个类的时候加载。

publicnativeStringstringTestNdk（）;publicnativeStringstringTestNdk2（）;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。

暂时不考虑报错信息。

2）生成.h文件在C/C+文件编写之前，需要利用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。

进入到刚才建立的testNDK工程目录中，查看工程文件：

AndroidManifest.xmlassetsbindefault.propertiesgenressrc并新建一个NDK的文件夹后就可以进行.h文件的生成了。

在工程目录下执行：

javah-classpathbin-dndkcom.blueeagle.example.TestNDK。

这里-classpath表示类的路径；-dndk表示生成的.h文件存放的目录；com.blueeagle.example.TestNDK则是完整的类名。

现在可以再ndk目录下看到多了一个.h文件：

com_blueeagle_example_testNDK.h;打开后，可以看到.h的内容：

#include#ifndef_Included_com_blueeagle_example_testNDK#define_Included_com_blueeagle_example_testNDK#ifdef_cplusplusexternC#endif/*Class:

com_blueeagle_example_testNDK*Method:

stringTestNdk*Signature:

（）Ljava/lang/String;*/JNIEXPORTjstringJNICALLJava_com_blueeagle_example_testNDK_stringTestNdk（JNIEnv*,jobject）;/*Class:

com_blueeagle_example_testNDK*Method:

stringTestNdk2*Signature:

（）Ljava/lang/String;*/JNIEXPORTjstringJNICALLJava_com_blueeagle_example_testNDK_stringTestNdk2（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。

函数名比较长但是完全按照：

java_pacakege_class_mathod形式来命名。

也就是说：

TestNDK.java中stringTestNdk（）方法对应于C/C+中的Java_com_blueeagle_example_testNDK_stringTestNdk（）方法TestNDK.java中stringTestNdk2（）方法对应于C/C+中的Java_com_blueeagle_example_testNDK_stringTestNdk2（）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、编写C/C+文件TestNDK.c#include#includejstringJava_com_blueeagle_example_testNDK_stringTestNdk（JNIEnv*env,jobjectthiz）return（*env）-NewStringUTF（env,HelloTestNDK!

）;这里只是实现了Java_com_blueeagle_example_testNDK_stringTestNdk方法，而Java_com_blueeagle_example_testNDK_stringTestNdk2方法并没有实现，因为在testNDK.java中只调用了stringTestNdk（）方法，所以stringTestNdk2（）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。

Java_com_blueeagle_example_testNDK_stringTestNdk函数只是简单的返回了一个内容为HelloTestNDK!

的jstring对象（对应于java中的String对象）。

testNDK.c文件就已经编写好了，这时的.h文件已经没有用了。

3、编译生成相对应的库1）首先需要编写Android.mk文件在testNDK.c的同级目录下新建一个Android.mk的文件LOCAL_PATH:

=$（callmy-dir）include$（CLEAR_VARS）LOCAL_MODULE:

=testNDKLOCAL_SRC_FILES:

=testNDK.cinclude$（BUILD_SHARED_LIBRARY）这个Androd.mk文件很短，下面我们来逐行解释下：

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:

=testNDK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libtestNDK，编译系统将不会添加任何的lib前缀，也会生成libfoo.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:

=testNDK.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。

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。

2）其次进行编译进入到工程根目录，输入ndk-build即可生成相应的库libs/armeabi/testNDK.so9.1.6生成APK重新编译testNDK工程，将so包打入工程apk包，即可看到结果。

在模拟器上显示HelloTestNDK！

9.2JNI开发原理开发原理JNI是Java平台中的一个强大特性。

应用程序可以通过JNI把C/C+代码集成进Java程序中。

通过JNI，开发者在利用Java平台强大功能的同时，又不必放弃对原有代码的投资；因为JNI是Java平台定义的规范接口，当程序员向Java代码集成本地库时，只要在一个平台中解决了语言互操作问题，就可以把该解决方案比较容易的移植到其他Java平台中。

Java平台（JavaPlatform）的组成：

JavaVM和JavaAPI.Java应用程序使用Java语言开发，然后编译成与平台无关的字节码（.class文件）。

JavaAPI由一组预定义的类组成。

任何组织实现的Java平台都要支持：

Java编程语言，虚拟机，和API平台环境:

操作系统，一组本机库，和CPU指令集。

本地应用程序,通常依赖于一个特定的平台环境,用C、C+等语言开发，并被编译成平台相关的二进制指令，目标二进制代码在不同OS间一般不具有可移植性。

Java平台（JavaVM和JavaAPI）一般在某个平台下开发。

比如，Sun的JavaRuntimeEnvironment（JRE）支持类Unix和Windows平台.Java平台做的所有努力，都为了使程序更具可移植性。

9.2.1JNI的作用当Java平台部署到本地系统中，有必要做到让Java程序与本地代码协同工作。

部分是由于遗留代码（保护原有的投资）的问题（一些效率敏感的代码用C实现，但现在JavaVM的执行效率完全可信赖），工程师们很早就开始以C/C+为基础构建Java应用，所以，C/C+代码将长时间的与Java应用共存。

JNI让你在利用强大Java平台的同时，使你仍然可以用其他语言写程序。

作为JavaVM的一部分，JNI是一套双向的接口，允许Java与本地代码间的互操作。

如图9-3所示图9-3作为双向接口，JNI支持两种类型本地代码：

本地库和本地应用。

用本地代码实现Java中定义的nativemethod接口，使Java调用本地代码通过JNI你可以把JavaVM嵌到一个应用程序中，此时Java平台作为应用程序的增强，使其可以调用Java类库比如，在浏览器中运行Applet,当浏览器遇到Applet标签，浏览器就会把标签中的内容交给JavaVM解释执行，这个实现，就是典型的把JavaVM嵌入Browser中。

9.2.2什么时候使用JNI当你准备在项目中使用JNI之前，请先考虑一下是否有其他更合适的方案。

上节有关JNI缺点的介绍，应该引起你足够的重视。

这里介绍几个不通过JNI与其他语言交互的技术：

IPC或者通过TCP/IP网络方案（AndroidASE）数据库方面，可以使用JDBC使用Java的分布式对象技术:

JavaIDLAPI注：

IPC与TCP/IP是常用的基于协议的信息交换方案.可以参考Android上的Binder和ASE（AndroidScriptEnvironment）。

一典型的解决方案是，Java程序与本地代码分别运行在不同的进程中.采用进程分置最大的好处是：

一个进程的崩溃，不会立即影响到另一个进程。

但是，把Java代码与本地代码置于一个进程有时是必要的。

如下：

JavaAPI可能不支某些平台相关的功能。

比如，应用程序执行中要使用JavaAPI不支持的文件类型，而如果使用跨进程操作方式，即繁琐又低效避免进程间低效的数据拷贝操作多进程的派生：

耗时、耗资源（内存）用本地代码或汇编代码重写Java中低效方法总之，如果Java必须与驻留同进程的本地代码交互，请使用JNI。

9.2.2JNI的发展关于Java应用程序如何与本地代码互操作的问题，在Java平台早期就被提了出来JDK1.0包括了一套与本地代码交互的接口。

当时许多Java方法和库都依赖本地方法实现（如java.io,）。

但是，JDKrelease1.0有两个主要问题：

Java虚拟机规范未定义对象布局，本地代码访问对象的成员是通过访问C结构的成员实现的本地代码可以得到对象在内存中的地址，所以，本地方法是GC相关的为解决上述问题对JNI做了重新设计，让这套接口在所有平台都容易得到支持。

虚拟机实现者通过JNI支持大量的本地代码工具开发商不用处理不同种类的本地接口所有JNI开发者面对的是操作JavaVM的规范APIJNI的首次支持是在JDKrelease1.1，但1.1内部Java与本地代码的交互仍然使用原始方式（JDK1.0）.但这种局面，没有持续很久，在Java2S