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Android 開發手記一

---- NDK 編程實例

 

       在 Android 上，應用程序的開發，大部分基於 Java 語言來實現。要使用 c 或是 c++ 的程序或庫，就須要使用 NDK來實現。 NDK 是 Native Development Kit 的簡稱。它是一個工具集，集成了 Android 的交叉編譯環境，並提供了一套比較方便的 Makefile ，能夠幫助開發者快速開發 C 或是 C++ 的動態庫，並自動的將 so 和 java 程序打包成 apk ，在Android 上運行。

       好，閒話少說，咱們以一個簡單的實例，來說解 NDK 的應用。

 

       一 開發環境的搭建

       這一步雖然沒什麼技術含量，可是對於初學者，有一個很好的入門指導，仍是頗有幫助的。

1.1   Android SDK 的搭建

       首先，要進行 Android 程序的開發， Android 的 SDK 是必需要安裝的。固然， Java 環境也必不可少。咱們先要安裝JDK 和 Eclipse ，這個能夠選比較新的版本，由於 Android 新的 SDK 已經不支持舊版本了。

       1.1.1 JDK 能夠用 V5 或 V6 版本，下載地址 http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp

       1.1.2 Eclipse 能夠用版本 version 3.4 or 3.5 ，下載地址 http://www.eclipse.org/downloads/ . 固然，若你須要其餘的Java 開發環境，能夠不用 Eclipse ，不過這樣也就用不了 ADT(Android Development Tools) 插件了。推薦仍是用 Eclipse來進行開發比較好，畢竟比較權威和方便麼。

       1.1.3 安裝 SDK

       Android SDK 下載地址爲 http://androidappdocs.appspot.com/sdk/tools-notes.html

       1.1.4 爲 Eclips 安裝插件 ADT 。在 Eclipse 中，填加更新站點 https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/ ， 而後選擇安裝 ADT.

       1.1.5 接下來，咱們選擇 Android 平臺和組件。如果在 window 系統下，運行 SDK Setup.exe ；如果在 Linux 系統下，運行 tools 目錄下的 android 程序，就能夠選擇須要的 Android Platform 和組件。

       完成以上工做後，就能夠進行 Android 應用程序的開發了。能夠用 Eclipse 建立一個 Android 工程，比較簡單的Hello Android ，而後在模擬器下運行。具體的操做能夠參看 Android 開發網站的說明，上面有詳細的步驟。

 

       1.2 Android NDK 的搭建

       上面咱們搭建好了 SDK 的環境，能夠開發 Java 應用程序了。要開發 C 的程序，還得搭建 NDK 環境。

       NDK 給咱們提供瞭如下內容：

              libc (C library) headers

              libm (math library) headers

              JNI interface headers

              bz (Zlib compression) headers

              blog (Android logging) header

              A Minimal set of headers for C++ support

 

       1.2.1 NDK 的安裝

       下載 NDK 安裝包，下載地址 http://androidappdocs.appspot.com/sdk/ndk/index.html ，下載後解壓便可使用。

       1.2.2 若在 Linux 開發環境下那麼，這樣就可使用了。如果在 window 環境下，還須要安裝 cygwin 。 cygwin 下載地址：http://www.cygwin.com/

       這樣， NDK 的環境也搭建好了。下面咱們來進行實戰演習。

 

       二 NDK 開發實例

       關於 NDK 的使用，首先須要瞭解一個概念： JNI 。什麼是 JNI ？

 

       2.1 Hello-jni

       這個是 NDK 自帶的例子程序，安裝官方網站的說明，一步步來，應該沒有什麼問題，這裏就不細說了。

 

       2.2 My God I did it

       學習的第一步，就是模仿。咱們依照上面 Hello-jni 的例子，在建立本身的 NDK 程序。在此過程當中，對相關的內容和概念進行分析和說明。

       首先，建立本身的 NDK 工程。咱們在 ndk 的 sample 目錄下建立本身的工程 myjni ，而後在這個文件夾子下，建立兩個目錄 jni 和 src ， jni 用來放咱們的 c 文件， src 是調用的 c 庫 java 接口文件。建立好目錄，接着建立文件 jni/myjni.c ，該文件比較簡單，就是輸出一個字符串，內容以下

#include <string.h> #include <stdio.h> #include <jni.h>   #include <android/log.h> #define LOG_TAG "MYJNI"   #define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)   static char s_string[] = "My god, I did it!";   jstring Java_com_jpf_myjni_MyJNI_stringFromJNI( JNIEnv* env,                                         jobject thiz ) {        LOGI("MyJNI is called!");        return (*env)->NewStringUTF(env, s_string); }

       這個程序，惟一和 hello-jni 不一樣的就是引用了 <android/log.h> 這個頭文件。在該頭文件中，聲明瞭函數__android_log_print(), 能夠根據不一樣的 log 級別，輸出 log ，方便代碼的調試。在 NDK 中， printf() 無法輸出，因此咱們須要藉助 log 庫來將咱們 c 代碼庫中須要輸出的內容，經過 java 控制檯輸出。調用函數 __android_log_print(), 就能夠在 Eclipse中，查看 LogCat 來查看相關的輸出信息了。

       注意：

       在 c 文件中，函數名這樣定義： Java_com_jpf_myjni_MyJNI_stringFromJNI ，有什麼講究麼？這個是 JNI 的標準，定義須要按照以下格式：

       Java _packagename _classname _methodname ,

       例如： Java _com_jpf_myjni _MyJNI _stringFromJNI

       接着建立文件 jni/Android.mk. 這個文件是咱們本地 c 代碼的 Makefile 。文件內容以下：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)   include $(CLEAR_VARS)   LOCAL_MODULE := myjni LOCAL_SRC_FILES := myjni.c   LOCAL_LDLIBS += -llog   include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

       分別對上述 Makefile 的語句進行說明。

       LOCAL_PATH := $(call my-dir) 這句用來指定編譯的路徑。經過調用宏 my-dir ，獲取到當前工做的路徑。

       include $(CLEAR_VARS) CLEAR_VARS 這個變量是編譯系統提供的，用來指明一個 GNU makefile 文件，添加這句，主要的目的是清理全部的 LOCAL_XXX. ，好比 LOCAL_MODULE ， LOCAL_LDLIBS 。在每一個新模塊的開始處，須要添加這句。

       LOCAL_MODULE := myjni 這句定義了模塊名稱，未來編譯的庫就以此命名。若果編譯的是動態庫，那麼庫名就是 libmyjni.so.須要注意的是，若是你定義 module 爲 libmyjni ，那麼系統在生成動態庫的時候，就不要再爲你添加 lib 的前綴了，生成德動態庫名字仍是 libmyjni.so.

       LOCAL_LDLIBS += -llog 這句指定了須要另外連接的庫。咱們在代碼中，用到了 log 庫，因此這裏加上這句。

       include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) 這句說明未來生產的庫是共享庫，及動態連接庫。若須要生產靜態庫，能夠這樣寫：include $(BUILD_STATIC_LIBRARY) 。

       寫完了 c 文件和 Makefile 文件，是否能夠編譯了呢？咱們試一下。在 cygwin 中，進入工程目錄，運行 ndk-build ，獲得下面的結果：

Administrator@lenovo-0e47e162 /android/android-ndk-r4/samples/myndk $ ndk-build Android NDK: Could not find application's manifest from current directory. Android NDK: Please ensure that you are inside the project's directory ! /android/android-ndk-r4/build/core/build-local.mk:74: *** Android NDK: Aborting    .  Stop.

       看到這個錯誤的意思是，缺乏 manifest 文件。老版本的 NDk ，工程中有一個 apps ，裏面包含了應用的程序文件和Application.mk 。如今的版本，不須要咱們本身編寫 Application.mk, ，不過仍須要工程相關的配置信息。那麼如何作到呢？須要手工去寫 manifest 文件麼？不須要。咱們只須要在 Eclipse 中，建立工程就能夠了，這些配置文件會自動生成。

       前面講過，在工程的 src 夾子下用來放置 Java 文件。咱們打開 Eclipse ，而後新建一個 Android 工程，工程名就叫 MyJNI，工程路徑選擇咱們建立的 NDK 的路徑。這裏須要注意的是，工程名，包名等，須要和上面的 c 文件中的保持一致。

(Java _com_jpf_myjni _MyJNI _stringFromJNI)




       工程創建好後，編輯 src/com/jpf/myjni/MyJNI.java 文件，內容以下：

package com.jpf.myjni;   import android.app.Activity; import android.widget.TextView; import android.os.Bundle;   public class MyJNI extends Activity {     /** Called when the activity is first created. */     @Override     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {         super .onCreate(savedInstanceState);         TextView  tv = new TextView( this );         tv.setText( stringFromJNI() );         System. out .println( "Here we go ..." );         setContentView(tv);         System. out .println( "Done!" );     }         public native String  stringFromJNI();     static {            System.loadLibrary ( "myjni" );     } }

       須要說明的幾點：

       public native String  stringFromJNI(); 這句申明，帶有 native 關鍵字，說明該方法是本地方法。

       System.loadLibrary ( "myjni" ); 這句就是用來加載咱們的 c 動態庫的。上面聲明的方法，具體實現，就在咱們加載的庫中。

 

       創建好工程，再次編譯，在 cygwin 中運行 ndk-build ，結果 OK 。

Administrator@lenovo-0e47e162 /android/android-ndk-r4/samples/myndk $ ndk-build Compile thumb  : myjni <= /android/android-ndk-r4/samples/myndk/jni/myjni.c SharedLibrary  : libmyjni.so Install        : libmyjni.so => /android/android-ndk-r4/samples/myndk/libs/armea bi

       咱們看到，須要的共享庫已經生成，而且安裝好了。下面就能夠生成 apk 了。

       在 Cygwin 中進行工程的 build ，編譯後，在工程的 bin 目錄下，會看到咱們的 apk 包。




       好，咱們試試看，可否正常運行。在 Eclipse 選擇執行方式爲 Android Application ，點擊 run ，如下 console 的輸出：

[2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] ------------------------------ [2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Android Launch! [2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] adb is running normally. [2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Performing com.jpf.myjni.MyJNI activity launch [2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Automatic Target Mode: using existing emulator 'emulator-5554' running compatible AVD 'android21' [2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] WARNING: Application does not specify an API level requirement! [2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Device API version is 7 (Android 2.1-update1) [2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Uploading MyJNI.apk onto device 'emulator-5554' [2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Installing MyJNI.apk... [2010-07-07 14:26:24 - MyJNI] Success! [2010-07-07 14:26:25 - MyJNI] Starting activity com.jpf.myjni.MyJNI on device [2010-07-07 14:26:29 - MyJNI] ActivityManager: Starting: Intent { act=android.intent.action.MAIN cat=[android.intent.category.LAUNCHER] cmp=com.jpf.myjni/.MyJNI }

       上面的 warning ，是咱們沒有指定 API 的版本號。以下指定一下就沒有這個 warning 了。

       下圖爲執行的效果：

       下圖是咱們查看 LogCat 的輸出：

       能夠看到咱們的輸出 MYJNI ： MyJNI is called ！

 

       2.3 Study Hard

       有了上面的基礎，咱們就能夠用 NDK 來進行項目開發了。

       咱們常常會遇到這樣的問題，就是將一些現有的，成熟的 C 庫移植到 Android 平臺上。經過上面咱們的介紹，咱們已經知道，咱們須要用 JNI 來對現有的 C 庫包裝一下，而後提供 Java 接口，供上層調用。

       首先的問題，就是 C 庫的編譯和測試。其實 Android 底層用的是 Linux 的內核，因此，和其餘 Linux 程序開發同樣，沒法使進行交叉編譯。不過， Android 有些特殊的地方，咱們須要注意。下面就以一個很簡單的例子，講講如何應用 NDK ，作一個C 的應用終端測試程序。

       首先，建立 study-hadr/study-hard.c 文件，程序很是簡單，就是 Hello World 的 c 程序。

#include <string.h> #include <stdio.h>   static char s_string[] = "Study hard!";   int main() {        printf("%s/n", s_string);        return 0; }

       別看程序很簡單，不過這個程序的編譯可不簡單。

       如果在 Linux 下，只須要執行：

       gcc –o study-hard study-hard.c  就能夠生成應用程序 study-hard 了。

       在 Android 下就不是這麼簡單了。在 Window 環境開發環境下，用到的交叉工具鏈，目錄是 /android-ndk-r4/build/prebuilt/windows/arm-eabi-4.4.0 。 在這個目錄的 bin 路徑下，你會看到 arm-eabi 爲前綴的諸多工具，這些就是Android 用的編譯工具。那麼 c 庫和 c 頭文件又在哪裏呢？對於 Android ，不一樣的 Platform ，有不一樣的庫和頭文件，須要咱們本身選擇。好比，如今咱們要用 Platform5 ，那麼

       C 頭文件的路徑爲：

       /android-ndk-r4/build/platforms/android-5/arch-arm/usr/include

       C 庫的路徑爲：

       /android-ndk-r4/build/platforms/android-5/arch-arm/usr/lib

       好了，咱們知道了 C 的編譯工具鏈，知道了 C 庫路徑和 C 頭文件路徑，應該能夠編譯了。寫個簡單的 Makefile ，試一下，結果出錯了。 crt0.o 沒有找到。

       這個錯誤很糟糕，指出在連接的時候，找不到 crt0.o 。咱們在 Makefile 中添加以下幾句：

              LDFLAGS += -nostdlib

       -nostdlib 表示不鏈接系統標準啓動文件和標準庫文件 . 只把指定的文件傳遞給鏈接器。

       此時編譯，結果爲：

       錯誤指出，在連接的時候，找不到 puts ，這個函數是 c 庫中的，咱們添加以下語句再次嘗試：

              LDFLAGS += -lc

       咱們修改連接選項，增長對 dl 庫的連接， 再次嘗試：

       LDFLAGS += -lc –ldl

       此次生成了可執行文件，不過仍是有 warning ，在生成的可執行文件中，沒有找到入口 _start 。這個問題也比較奇怪。咱們查看下生成的可執行文件 :

       readelf –a study-hard

       發現生成的可執行文件，真的沒有入口函數。這是爲何呢？

       在 Linux 下，用 -v 選項跟蹤下 gcc 編譯 hello world 程序的過程。會發現，在連接的過程當中，除了 hello.o, 還會連接crt1.o, crtn.o 等文件，正是這些文件，在生成可執行程序的過程當中，組成了 elf 文件中程序入口和程序退出等相關的處理部分。

       查看咱們指定的 C 庫：

       會發現， C 庫下有 crt 打頭的三個 .o 文件。咱們修改 Makefile ，連接 crtbegin 和 crtend 文件：

EXTRA_OBJS := $(PATH_PREFIX)/lib/crtbegin_dynamic.o $(PATH_PREFIX)/lib/crtend_android.o     … …        $(CC) $(CFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJS) $(EXTRA_OBJS) $(LDFLAGS)

       再次編譯，結果以下，這次終於編譯成功了。

       咱們將編譯好的程序放到 Android 上運行下看看效果。

       顯示程序沒有找到。怎麼回事呢？繼續研究下 AndroidNDK 相關文檔。咱們還須要修改 Makefile 的一個地方：

       LDFALGS += -Bdynamic -Wl,-dynamic-linker,/system/bin/linker

       指定連接動態庫，動態鏈接器爲 /system/bin/linker

 

       編譯後，再次運行，終於看到了 「Study hard ！ 」