[-NDK 導引篇 -] 在NDK開發以前你應知道的東西

時間 2019-11-05

標籤 ndk 導引開發以前知道東西简体版

原文原文鏈接

知其然，知其因此然;方能以不變，應其萬變。----張風捷特烈java

NDK系列文章:

前言

筆者看了一些NDK的項目。一些教程不是HelloWord就是直接整FFmpeg或OpenCV,可謂一個天一個地，並且目錄結構和Android3.5的默認結構並非太一致,一直沒找到什麼合心的文章。故寫此文鏈接這天地，來總結一下在NDK開發以前你應知道的東西。linux

在此以前，先劃分三類人,若是不認清本身是什麼角色(垃圾)就去玩NDK,你會很糟心:

user : 純粹.so連接庫使用者(伸手黨)
creator : 純粹ndk開發者,創做.so連接庫(創做家)
designer : 在現有的.so上本身開發.so連接庫實現特定功能(程序設計師)android

本文內容

1.本文將以user、creator、designer三者的視角來看NDK
2.AndroidStdio3.5的默認目錄結構
3.有現成的C++代碼，如何讓Android調用它?
4.arm64-v8a、armeabi-v7a、x8六、x86_64分別是幹嗎的?
5.動態連接庫.so是什麼鬼，如何從c/c++生成.so?
6.libs,jniLibs,jin目錄到底該怎麼放?如何自定義文件放置的位置?
7.一些讓人糟心的異常
複製代碼

前置知識

也許你很怕C++,就像你在新手村被3級的boss虐到心理陰影,可是你如今已經50級了,還怕曾經虐你的3級的boss嗎? 建議閱讀: [- C++趣玩篇1 -] 從打印開始提及，這篇對本文很重要, 是簡單，也頗有趣。如今狀況如此:上篇中C++實現了一個打印臉的類，我想在Android中使用它。ios

1、對於`純粹.so使用者`(User)

1.目錄結構

當你只是單純的使用動態連接庫.so中的已有功能,也就是傳說中的伸手黨。
那你與NDK只是擦肩而過，並不須要理會C/C++，也不須要建立一個NDK的項目,甚至連JNI都有現成的。
你所須要作的只是在main下新建jniLibs,通過測試,其爲默認的.so成放置地，此時gradle文件你能夠一字不動。c++

2.JNI接口定義

俗話說拿人家手短，吃人家嘴軟。因爲JNI是根據包名找到C/C++函數的,使用時必須和creator定義的接口徹底一致(包括包名)。算法

---->[com.toly1994.jni_creator.Facer]--by 張風捷特烈-----
package com.toly1994.jni_creator;
public class Facer {
    public static native String getFacer( String top, String bottom, String brow, String eyes);
}
複製代碼

3.庫的使用

這個庫是等會要創造的,這裏先來演示。System.loadLibrary指定庫名
其中庫全名爲libtoly_facer-lib.so，加載時toly_facer-lib便可
這樣在上一篇[- C++趣玩篇1 -] 從打印開始提及中實現的打印類就能夠在Android中使用。bash

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    static {//加載類庫
        System.loadLibrary("toly_facer-lib");
    }

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

        TextView textView=findViewById(R.id.hello);
        textView.setTextSize(30);
        //經過native接口getFacer使用類庫中C++方法
        textView.setText(Facer.getFacer("-", "-", "~", "X"));
    }
}
複製代碼

OK,如今80%的人問題解決了。(手動搞笑)微信

2、對於`純粹ndk開發者`(Creator)

若是你有現成的C++代碼想要直接用在Android上，或者想要手擼個什麼高效的框架，
或者想要讓你的源碼不容易破解，那麼廢話很少說，就開整吧。哥敬你是條好漢。
如今你須要建立一個Native C++ 的Android項目。這裏就來實現toly_facer-lib架構

1.準備活動

上一篇中已經完成了C++類app

頭文件

--->[app/src/main/cpp/Facer.h]----
//
// Created by 張風捷特烈 on 2019/10/3.
//

#include <iostream>

using namespace std;

#ifndef TOLYC_FACER_H
#define TOLYC_FACER_H

class Facer {
public:
    Facer(const string &top="#", const string &bottom="#", const string &brow="~", const string &eyes=".");
    ~Facer();
public:
    string top;
    string bottom;
    string brow;
    string eyes;
public:
    void printFace() ;
    string getFace();
};


#endif //TOLYC_FACER_H
複製代碼

cpp實現文件

--->[app/src/main/cpp/Facer.cpp]----
//
// Created by 張風捷特烈 on 2019/10/3.
//

#include "Facer.h"

Facer::Facer(
        const string &top,
        const string &bottom,
        const string &brow,
        const string &eyes) : top(top),
                              bottom(bottom),
                              brow(brow),
                              eyes(eyes) {}

void Facer::printFace() {
    cout<< getFace() << endl;
}

Facer::~Facer() {

}

string Facer::getFace() {
    string result;
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        i != 9 ? result+=top : result+=top+"\n";
    }
    result+= "| " +brow + " " + brow + " |" +"\n";
    result+= "| " +eyes + " " + eyes + " |" +"\n";
    result+= "| -} |\n";
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        i != 9 ? result+=bottom : result+=bottom+"\n";
    }
    return result;
}
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2.項目結構

新建Native C++ 的項目以後，main文件夾下會有cpp文件夾，這就是C++代碼的家
若是直接將兩個Facer文件拷貝進去,會飄紅。由於尚未在CmakeLists中進行配置

3.CmakeLists中的配置

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

add_library(toly_facer-lib SHARED
        toly_facer-lib.cpp Facer.h Facer.cpp)#直接加入文件
        
find_library(log-lib log)

target_link_libraries(toly_facer-lib ${log-lib})
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固然也許你確定懶得一個個添加，能夠加載cpp文件夾下的全部.cpp和.c文件

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

#定義全局 my_source_path 變量
file(GLOB my_source_path
        ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.cpp
        ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.c)

add_library(toly_facer-lib 
        SHARED ${my_source_path})

find_library(log-lib log)

target_link_libraries(toly_facer-lib ${log-lib})
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4.設計JNI的native接口方法和C++實現

此方法所屬類名、包名對user都相當重要。對於creator隨意啦，就是任性

---->[src/main/java/com/toly1994/jni_creator/Facer.java]----
package com.toly1994.jni_creator;

public class Facer {
    public static native String getFacer( String top, String bottom, String brow, String eyes);
}
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C++與Java的相互做用,就是Java進行輸入,經C++轉化將有價值的東西傳給Java端

---->[src/main/cpp/toly_facer-lib.cpp]----
#include <jni.h>
#include <string>
#include "Facer.h"

extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_toly1994_jni_1creator_Facer_getFacer(JNIEnv *env, jclass clazz, jstring top,
                                              jstring bottom, jstring brow, jstring eyes) {
    Facer facer(//使用 env->GetStringUTFChars將jstring轉化爲string
            env->GetStringUTFChars(top, 0), 
            env->GetStringUTFChars(bottom, 0), 
            env->GetStringUTFChars(brow, 0), 
            env->GetStringUTFChars(eyes, 0)
            );

    return env->NewStringUTF(facer.getFace().c_str());
}
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基本上流程就是這樣。

3、掃盲科普

1.`arm64-v8a、armeabi-v7a、x8六、x86_64`

arm 架構注重的是續航能力:大部分的移動設備
x86 架構注重的是性能:大部分的臺式機和筆記本電腦

arm64-v8a :第8代、64位ARM處理器
armeabi-v7a :第7代及以上的 ARM處理器
x86：x86 架構的 CPU（Intel 的 CPU）
x86_64:x86 架構的64位 CPU（Intel 的 CPU）
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默認會編譯出四種.so文件

2.配置輸出的.os架構類型

能夠經過app下的build.gradle來指定編譯的.so類型
注意只有這四種類中，之前不少項目中存在abiFilters 'armeabi'但如今會崩

android {
    defaultConfig {
        externalNativeBuild {
            cmake {
                abiFilters 'armeabi-v7a', 'arm64-v8a'
            }
        }
    }
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這樣清一下項目，再編譯出來的只有'armeabi-v7a', 'arm64-v8a'
此時運行到模擬器上，會發現找不到類庫，則說明模擬器去X86的。運行到真機無誤，則說明真機是arm的

3.`.so`文件是什麼?

若是說.dll估計你會說：哦，好像見過。
其實.so和.dll並無本質的區別，它們都是一個C++實現的功能團。
只不過.so是用在linux上的，.dll是用在Windows上的。
現在操做系統三足鼎立，固然少不了MacOS,相似的在MacOS中有.dylib文件。
它們都是 C++ 的動態連接庫(Dynamic Link Library )

而Android做爲Linux的一員，C++ 編譯出的.so即是瓜熟蒂落
那如何將C++編譯成.so庫?這即是NDK在作的事，也是上面在作的事。
打包時gradle會將對應的.so包打到apk裏,而後.so就能在linux裏愉快的玩耍了。

4.如何自定義資源文件位置

我的建議習慣優於配置,用默認挺好的。若是你是很是有個性的...也能夠在gradle裏進行制定
雖然你也許不會用到，可是看一下,看到要認得，不至一臉蒙圈。
對於使用者，能夠隨意指定盛放.so的文件夾，須要在app下的build.gradle配置

android {
    ...
    sourceSets {
        main {
            jniLibs.srcDirs = ['target']//指定so庫的位置，加載so庫
        }
    }

}
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對於創造者，也可使用jni.srcDirs來指定C++代碼盛放的位置

sourceSets.main{
        jni.srcDirs = ["src/main/cpp"]
    }
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4、對於程序設計師（Designer）

俗話說難的不是重寫，而是對爛代碼的重構，有時候修改比創做更難
已有的.so文件但功能上又須要定製，因而第三類就誕生了，也是最頭疼的
其實FFmpeg和OpenCV等都是這第三類，用已存在事物去構建新事物，即是設計。

1.項目結構

算法和核心代碼已經實現，咱們須要作的是結合業務進行接口封裝及方法調用
這裏我就用OpenCV的使用來進行演示: 你須要建立的是Native C++項目
(Opencv下載什麼的，不廢話了，詳見:OpenCV專題1 - AndroidStudio的JNI工程及引用OpenCV)

2.你的角色

這時，你是設計者，兼具創造者和使用者兩重角色。但比純粹的創造要簡單，比純粹的使用要難。
這時能夠經過CmakeLists去連接到OpenCV的.so文件，這樣你就可使用OpenCV的頭文件進行功能實現

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)


include_directories(include)#引入include文件夾

#定義全局 my_source_path 變量
# file(GLOB my_source_path ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.cpp ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.c)
aux_source_directory(. my_source_path) #上行的簡化:將本文件夾下文件加入
add_library(toly_cv SHARED ${my_source_path})

#添加動態連接庫
add_library(lib_opencv SHARED IMPORTED)
set_target_properties(lib_opencv PROPERTIES IMPORTED_LOCATION
        ${CMAKE_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI}/libopencv_java4.so) #so文件位置


## 在ndk中查找log庫 取別名log-lib
find_library(log-lib log)
# 在ndk中查找jnigraphics庫 取別名jnigraphics-lib jnigraphics
find_library(graphics jnigraphics)

target_link_libraries(
        toly_cv
        lib_opencv
        jnigraphics
        log
)
複製代碼

你能夠定義一個JNI接口來暴露你在C++層實現的方法，再打包成.so供他人使用
這即是開源的魅力，好比下面的灰色圖像,使用者能夠拿着打出的.so包經過TolyCV來使用

---->[com.toly1994.jni_designer.TolyCV]----
public class TolyCV {
    public static native Bitmap grayBitmap(Bitmap bitmap,Bitmap.Config argb8888);
}

---->[src/main/cpp/toly_cv.cpp]----
#include <jni.h>
#include <string>
#include "bitmap_utils.h"
#include <opencv2/imgproc/types_c.h>

extern "C"
JNIEXPORT jobject JNICALL
Java_com_toly1994_jni_1designer_TolyCV_grayBitmap(JNIEnv *env, jclass clazz, jobject bitmap,jobject argb8888) {
    Mat srcMat;
    Mat dstMat;
    bitmap2Mat(env, bitmap, &srcMat);
    cvtColor(srcMat, dstMat, CV_BGR2GRAY);//將圖片的像素信息灰度化盛放在dstMat
    return createBitmap(env,dstMat,argb8888);//使用dstMat建立一個Bitmap對象

}
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5、讓人糟心的異常

筆者也並不是一路暢通無阻，走的坑也挺多,下面幾個坑來給你說說

1.ninja: error: 巴拉巴拉... missing and no known rule to make it

仔細排查CmakeLists,多是.so文件的路徑不對

2.CMake Error at 巴拉巴拉... (add_library):

仔細排查CmakeLists,多是你的C++代碼文件路徑不對

3.java.lang.UnsatisfiedLinkError: 巴拉巴拉... "XXX.so"

說明你的庫加載異常，看看你的庫名有沒有寫對

4. java.lang.UnsatisfiedLinkError: No implementation found for java.lang.String 巴拉巴拉...

說明你的JNI接口和.so比匹配，自行匹配放到相應包名下

待續...

因此，在決心奮戰NDK的時候，先認清本身是什麼角色(垃圾),纔好分類。
Creator太過遙遠，我就想作個安安靜靜的Designer。
我一直在找一篇這樣的文章,可是沒找到。因此本身寫了一篇,但願對你有所幫助。
我是張風捷特烈,若是有什麼想要交流的,歡迎留言。也能夠加微信:zdl1994328