Android NDK開發（一） 使用CMake構建工具進行NDK開發

2018年的第一篇文章，主要講解了JNI、NDK的一些概念以及在AS 3.0環境下如何使用CMake構建工具來進行NDK開發。

1.瞭解一些概念

• JNI（Java Native Interface）：

  Java原生接口，是Java和其餘原生代碼語言（例如 C 和 C++）通訊的橋樑。

• NDK（Native Development Kit）：

  原生開發工具集，是一套容許您使用原生代碼語言（例如 C 和 C++）實現程序功能的工具集。

• ABI（Application Binary Interface）：

  應用程序二進制接口，不一樣的CPU支持不一樣的指令集，CPU與指令集的每種組合都有其本身的應用二進制接口（或ABI），ABI能夠很是精確地定義應用的機器代碼在運行時如何與系統交互。

  支持的ABI：armeabi、armeabi-v7a、arm64-v8a、x8六、x86_6四、mips、mips64

• CMake：

  Android推薦使用的NDK構建工具，從AS 2.2版本以後開始支持（包含2.2版本）。

2.環境搭建

安裝NDK開發所需的工具

在SDK Tools中安裝如下組件：

• Cmake：NDK構建工具

• LLDB：NDK調試工具

• NDK：NDK開發工具集

建立NDK項目

在建立項目時，勾選【Include C++ support】選項，而後一路下一步，到達【Customize C++ Support】設置頁：

能夠看到三個選項：

• C++ Standard：C++標準，選擇【Toolchain Default】會使用默認的CMake配置。

• Exceptions Support：支持C++異常處理，標誌爲 -fexceptions。

• Runtime Type Information Support：支持運行時類型識別，標誌爲 -frtti，程序可以使用基類的指針或引用來檢查這些指針或引用所指的對象的實際派生類型。

在這裏咱們使用默認C++標準，不勾選下面的兩個選項，點擊【Finish】按鈕進入下一個環節。

3.NDK項目

看下項目目錄：

上圖中用紅框標識了NDK項目與普通項目的不一樣之處，下面分別來看看：

首先來看下build.gradle配置：

apply plugin: 'com.android.application'

android {
    compileSdkVersion 26
    defaultConfig {
        applicationId "com.yl.ndkdemo"
        minSdkVersion 15
        targetSdkVersion 26
        versionCode 1
        versionName "1.0"
        testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
        externalNativeBuild {
            cmake {
                cppFlags ""
            }
        }
    }
    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
        }
    }
    externalNativeBuild {
        cmake {
            path "CMakeLists.txt"
        }
    }
}

dependencies {
	// 引用一些庫
}
複製代碼

能夠看到build.gradle配置中多了兩個externalNativeBuild配置項：

• defaultConfig裏面的：

  主要配置了Cmake的命令參數，例如在建立項目時，若是勾選了【Exceptions Support】和【Runtime Type Information Support】選項，是這樣配置的：

externalNativeBuild {
	cmake {
		cppFlags "-fexceptions -frtti"
	}
}
複製代碼

• defaultConfig外面的：

  主要定義了CMake的構建腳本CMakeLists.txt的路徑。

CMake的構建腳本CMakeLists.txt

CMakeLists.txt是CMake的構建腳本，做用至關於ndk-build中的Android.mk，看下CMakeLists.txt：

# 設置Cmake最小版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

# 編譯library
add_library( # 設置library名稱
             native-lib

             # 設置library模式
             # SHARED模式會編譯so文件，STATIC模式不會編譯
             SHARED

             # 設置原生代碼路徑
             src/main/cpp/native-lib.cpp )

# 定位library
find_library( # library名稱
              log-lib

              # 將library路徑存儲爲一個變量，能夠在其餘地方用這個變量引用NDK庫
              # 在這裏設置變量名稱
              log )

# 關聯library
target_link_libraries( # 關聯的library
                       native-lib

                       # 關聯native-lib和log-lib
                       ${log-lib} )
複製代碼

這是一個基本的CMake構建腳本，更多腳本配置請參考CMAKE手冊-中文版。

原生代碼native-lib.cpp

Android提供了一個簡單的JNI交互Demo，返回一個字符串給Java層，方法名是經過 Java_包名_類名_方法名 的方式命名的：

#include <jni.h>
#include <string>

extern "C"
JNIEXPORT jstring

JNICALL
Java_com_yl_ndkdemo_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv *env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}
複製代碼

看下如何調用：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    // 加載native-lib，不加lib前綴
    static {
        System.loadLibrary("native-lib");
    }

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

        // 將獲取的字符串顯示在TextView上
        TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.sample_text);
        tv.setText(stringFromJNI());
    }

    /**
     * native-lib中的原生方法
     */
    public native String stringFromJNI();
}
複製代碼

調用方式很簡單，代碼中已經寫了註釋，看下效果：

生成so文件

在CMakeLists.txt中將library的編譯模式設置爲SHARED模式，點擊AS的編譯按鈕，在app > build > intermediates > cmake > debug > obj目錄下會生成不一樣CPU架構對應的so文件：

生成的so文件也能夠在其餘項目中使用，在項目的app > src > main目錄下建立jniLibs文件夾，將生成的so文件（帶着CPU架構目錄）拷貝到jniLibs文件夾中，按照上文中的調用方式便可正常使用。

在app的build.gradle文中配置abiFilters，能夠輸出指定ABI的so文件：

defaultConfig {
	...
	
	ndk {
		abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "arm64-v8a", "x86", "x86_64", "mips", "mips64"
	}
}
複製代碼

4.寫在最後

後續還會更新更多NDK開發系列文章，敬請期待！