Android：清晰講解JNI 與 NDK（含實例教學）

時間 2019-11-07

標籤 android 清晰講解 jni ndk 實例教學欄目 Android 简体版

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前言

在Android開發中，使用 NDK開發的需求正逐漸增大
但不少人卻搞不懂 JNI 與 NDK 究竟是怎麼回事
今天，我將先介紹JNI 與 NDK & 之間的區別，手把手進行 NDK的使用教學，但願大家會喜歡

1. JNI介紹

1.1 簡介

定義：Java Native Interface，即 Java本地接口
做用：使得Java 與本地其餘類型語言（如C、C++）交互

即在 Java代碼裏調用 C、C++等語言的代碼或 C、C++代碼調用 Java 代碼java

特別注意：
1. JNI是 Java 調用 Native 語言的一種特性
2. JNI 是屬於 Java 的，與 Android 無直接關係

1.2 爲何要有 JNI

背景：實際使用中，Java 須要與本地代碼進行交互
問題：由於 Java 具有跨平臺的特色，因此Java 與本地代碼交互的能力很是弱
解決方案：採用 JNI特性加強 Java 與本地代碼交互的能力

1.3 實現步驟

在Java中聲明Native方法（即須要調用的本地方法）
編譯上述 Java源文件javac（獲得 .class文件）
經過 javah 命令導出JNI的頭文件（.h文件）
使用 Java須要交互的本地代碼實如今 Java中聲明的Native方法

如 Java 須要與 C++ 交互，那麼就用C++實現 Java的Native方法android

編譯.so庫文件
經過Java命令執行 Java程序，最終實現Java調用本地代碼

更加詳細過程請參考本文第4節：具體使用git

2. NDK介紹

2.1 簡介

定義：Native Development Kit，是 Android的一個工具開發包

NDK是屬於 Android 的，與Java並沒有直接關係github

做用：快速開發C、 C++的動態庫，並自動將so和應用一塊兒打包成 APK

便可經過 NDK在 Android中使用 JNI與本地代碼（如C、C++）交互bash

應用場景：在Android的場景下 使用JNI

即 Android開發的功能須要本地代碼（C/C++）實現微信

特色

額外注意

2.2 使用步驟

配置 Android NDK環境
建立 Android 項目，並與 NDK進行關聯
在 Android 項目中聲明所須要調用的 Native方法
使用 Android須要交互的本地代碼實如今Android中聲明的Native方法

好比 Android 須要與 C++ 交互，那麼就用C++ 實現 Java的Native方法app

經過 ndk - bulid 命令編譯產生.so庫文件
編譯 Android Studio 工程，從而實現 Android 調用本地代碼

更加詳細過程請參考本文第4節：具體使用ide

3. NDK與JNI關係

4. 具體使用

本文根據版本的不一樣介紹了兩種在Android Studio中實現 NDK的方法：Android Studio2.2 如下 & 2.2以上工具

4.1 `Android Studio`2.2 如下實現NDK

步驟以下佈局
1. 配置 Android NDK環境
2. 關聯 Andorid Studio項目與 NDK
3. 建立本地代碼文件（即須要在 Android項目中調用的本地代碼文件）
4. 建立 Android.mk文件 & Application.mk文件
5. 編譯上述文件，生成.so庫文件，並放入到工程文件中
6. 在 Andoird Studio項目中使用 NDK實現 JNI 功能
步驟詳解

步驟1：配置 Android NDK環境

具體請看文章必定能成功的Android NDK環境配置教程

步驟2：關聯Andorid Studio項目與 NDK

當你的項目每次須要使用 NDK 時，都須要將該項目關聯到 NDK

此處使用的是Andorid Studio，與Eclipse不一樣

還在使用Eclipse的同窗請自行查找資料配置

具體配置以下

a. 在Gradle的 local.properties中添加配置

ndk.dir=/Users/Carson_Ho/Library/Android/sdk/ndk-bundle
複製代碼

若ndk目錄存放在SDK的目錄中，並命名爲ndk-bundle，則該配置自動添加

b. 在Gradle的 gradle.properties中添加配置

android.useDeprecatedNdk=true 
// 對舊版本的NDK支持
複製代碼

c. 在Gradle的build.gradle添加ndk節點

至此，將Andorid Studio的項目與 NDK 關聯完畢
下面，將真正開始講解如何在項目中使用NDK

步驟3：建立本地代碼文件

即須要在Android項目中調用的本地代碼文件

此處採用 C++做爲展現

test.cpp

# include <jni.h>
# include <stdio.h>

extern "C"
{
   
    JNIEXPORT jstring JNICALL Java_scut_carson_1ho_ndk_1demo_MainActivity_getFromJNI(JNIEnv *env, jobject obj ){
       // 參數說明
       // 1. JNIEnv：表明了VM裏面的環境，本地的代碼能夠經過該參數與Java代碼進行操做
       // 2. obj：定義JNI方法的類的一個本地引用（this）
    return env -> NewStringUTF("Hello i am from JNI!");
    // 上述代碼是返回一個String類型的"Hello i am from JNI!"字符串
	}
}
複製代碼

此處須要注意：

若是本地代碼是C++（.cpp或者.cc），要使用extern "C" { }把本地方法括進去
JNIEXPORT jstring JNICALL中的JNIEXPORT 和 JNICALL不能省
關於方法名Java_scut_carson_1ho_ndk_1demo_MainActivity_getFromJNI
1. 格式 = Java _包名 _ 類名_Java須要調用的方法名
2. Java必須大寫
3. 對於包名，包名裏的.要改爲_，_要改爲_1
如個人包名是：scut.carson_ho.ndk_demo，則須要改爲scut_carson_1ho_ndk_1demo

最後，將建立好的test.cpp文件放入到工程文件目錄中的src/main/jni文件夾

若無jni文件夾，則手動建立。

下面我講解一下JNI類型與Java類型對應的關係介紹

步驟4：建立Android.mk文件

做用：指定源碼編譯的配置信息

如工做目錄，編譯模塊的名稱，參與編譯的文件等

具體使用

Android.mk

LOCAL_PATH       :=  $(call my-dir)
// 設置工做目錄，而my-dir則會返回Android.mk文件所在的目錄

include              $(CLEAR_VARS)
// 清除幾乎全部以LOCAL——PATH開頭的變量（不包括LOCAL_PATH）

LOCAL_MODULE     :=  hello_jni
// 設置模塊的名稱，即編譯出來.so文件名
// 注，要和上述步驟中build.gradle中NDK節點設置的名字相同

LOCAL_SRC_FILES  :=  test.cpp
// 指定參與模塊編譯的C/C++源文件名

include              $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
// 指定生成的靜態庫或者共享庫在運行時依賴的共享庫模塊列表。
複製代碼

最後，將上述文件一樣放在src/main/jni文件夾中。

步驟5：建立Application.mk文件

做用：配置編譯平臺相關內容
具體使用

Application.mk

APP_ABI := armeabi
// 最經常使用的APP_ABI字段：指定須要基於哪些CPU平臺的.so文件
// 常見的平臺有armeabi x86 mips，其中移動設備主要是armeabi平臺
// 默認狀況下，Android平臺會生成全部平臺的.so文件，即同APP_ABI := armeabi x86 mips
// 指定CPU平臺類型後，就只會生成該平臺的.so文件，即上述語句只會生成armeabi平臺的.so文件
複製代碼

最後，將上述文件一樣放在src/main/jni文件夾中

步驟6：編譯上述文件，生成.so庫文件

通過上述步驟，在src/main/jni文件夾中已經有3個文件

打開終端，輸入如下命令

// 步驟1：進入該文件夾
cd /Users/Carson_Ho/AndroidStudioProjects/NDK_Demo/app/src/main/jni 
// 步驟2：運行NDK編譯命令
ndk-build
複製代碼

編譯成功後，在src/main/會多了兩個文件夾libs & obj，其中libs下存放的是.so庫文件

步驟7：在`src/main/`中建立一個名爲`jniLibs`的文件夾，並將上述生成的so文件夾放到該目錄下

要把名爲 CPU平臺的文件夾放進去，而不是把.so文件放進去
若是原本就有.so文件，那麼就直接建立名爲jniLibs的文件夾並放進去就能夠

步驟8：在Andoird Studio項目中使用NDK實現JNI功能

此時，咱們已經將本地代碼文件編譯成.so庫文件並放入到工程文件中
在Java代碼中調用本地代碼中的方法，具體代碼以下：

MainActivity.java

public class MainActivity extends AppCompatActivity  {

    // 步驟1:加載生成的so庫文件
    // 注意要跟.so庫文件名相同
    static {

        System.loadLibrary("hello_jni");
    }
    
    // 步驟2:定義在JNI中實現的方法
    public native String getFromJNI();
    
    // 此處設置了一個按鈕用於觸發JNI方法
    private Button Button;

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

        // 經過Button調用JNI中的方法
        Button = (Button) findViewById(R.id.button);
        Button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                Button.setText(getFromJNI());
                
            }
        });
    }
複製代碼

主佈局文件：activity_main.xml

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    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="scut.carson_ho.ndk_demo.MainActivity">

    // 此處設置了一個按鈕用於觸發JNI方法
    <Button
        android:id="@+id/button"
        android:layout_centerInParent="true"
        android:layout_width="300dp"
        android:layout_height="50dp"
        android:text="調用JNI代碼" />

</RelativeLayout>
複製代碼