Android NDK 开发自己的 NDK 程序

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开发自己的 NDK 程序

入门的最好办法就是学习 Android 自带的例子, 这里就通过学习 Android 的 NDK 自带的 demo 程序:hello-jni来达到这个目的。

开发环境的搭建

  • android 的 NDK 开发需要在 linux 下进行: 因为需要把 C/C++ 编写的代码生成能在 arm 上运行的.so文件,这就需要用到交叉编译环境,而交叉编译需要在 linux 系统下才能完成。

  • 安装 android-ndk 开发包,这个开发包可以在 google android 官网下载: 通过这个开发包的工具才能将android jni 的 C/C++ 的代码编译成库

  • android 应用程序开发环境: 包括 eclipse、java、android sdk、adt 等。

如何下载和安装 android-ndk 我这里就不啰嗦了,安装完之后,需要将 android-ndk 的路劲加到环境变量 PATH 中:

  1. sudo gedit /etc/environment

在 environment 的 PATH 环境变量中添加你的 android-ndk 的安装路劲,然后再让这个更改的环境变量立即生效:

  1. source /etc/environment

经过了上述步骤,在命令行下敲:

  1. ndk-bulid

弹出如下的错误,而不是说 ndk-build not found,就说明 ndk 环境已经安装成功了。

  1.  Android NDK: Could not find application project directory !
  2.  Android NDK: Please define the NDK_PROJECT_PATH variable to point to it.
  3.  /home/braincol/workspace/android/android-ndk-r5/build/core/build-local.mk:85: *** Android NDK: Aborting . Stop.

代码的编写

编写 Java 代码

建立一个 Android 应用工程 HelloJni,创建 HelloJni.java 文件:

HelloJni.java :

  1. import android.app.Activity;
  2. import android.widget.TextView;
  3. import android.os.Bundle;
  4. public class HelloJni extends Activity
  5. {
  6. /** Called when the activity is first created. */
  7. @Override
  8. public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
  9. {
  10. super.onCreate(savedInstanceState);
  11. TextView tv = new TextView(this);
  12. tv.setText( stringFromJNI() );
  13. setContentView(tv);
  14. }
  15. /* A native method that is implemented by the 'hello-jni' native library, which is packaged with this application. */
  16. public native String stringFromJNI();
  17. public native String unimplementedStringFromJNI();
  18. /* this is used to load the 'hello-jni' library on application startup. The library has already been unpacked into
  19. /data/data/com.example.HelloJni/lib/libhello-jni.so at installation time by the package manager. */
  20. static {
  21. System.loadLibrary("hello-jni");
  22. }
  23. }

代码解释:

  1. static{
  2. System.loadLibrary("hello-jni");
  3. }

表明程序开始运行的时候会加载 hello-jni, static 区声明的代码会先于 onCreate 方法执行。如果你的程序中有多个类,而且如果 HelloJni 这个类不是你应用程序的入口,那么 hello-jni(完整的名字是 libhello-jni.so)这个库会在第一次使用 HelloJni 这个类的时候加载。

  1. public native String stringFromJNI();
  2. public native String unimplementedStringFromJNI();

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。

编写相应的 C/C++ 代码

刚开始学的时候,有个问题会让人很困惑,相应的 C/C++ 代码如何编写,函数名如何定义? 这里讲一个方法,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。

1.生成相应.h文件:

就拿我这的环境来说,首先在终端下进入刚刚建立的 HelloJni 工程的目录:

  1. braincol@ubuntu:~$ cd workspace/android/NDK/hello-jni/

ls 查看工程文件

  1. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls
  2. AndroidManifest.xml assets bin default.properties gen res src

可以看到目前仅仅有几个标准的 android 应用程序的文件(夹)。

首先我们在工程目录下建立一个 jni 文件夹:

  1. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ mkdir jni
  2. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls
  3. AndroidManifest.xml assets bin default.properties gen jni res src

下面就可以生成相应的.h文件了:

  1. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ javah -classpath bin -d jni com.example.hellojni.HelloJni

-classpath bin:表示类的路劲

-d jni: 表示生成的头文件存放的目录

com.example.hellojni.HelloJni 则是完整类名

这一步的成功要建立在已经在 bin/com/example/hellojni/ 目录下生成了 HelloJni.class 的基础之上。现在可以看到 jni 目录下多了个.h文件:

  1. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd jni/
  2. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ ls
  3. com_example_hellojni_HelloJni.h

我们来看看 com_example_hellojni_HelloJni.h 的内容:

com_example_hellojni_HelloJni.h :

  1. /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
  2. #include <jni.h>
  3. /* Header for class com_example_hellojni_HelloJni */
  4. #ifndef _Included_com_example_hellojni_HelloJni
  5. #define _Included_com_example_hellojni_HelloJni
  6. #ifdef __cplusplus
  7. extern "C" {
  8. #endif
  9. /*
  10. * Class: com_example_hellojni_HelloJni
  11. * Method: stringFromJNI
  12. * Signature: ()Ljava/lang/String;
  13. */
  14. JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI
  15. (JNIEnv *, jobject);
  16. /*
  17. * Class: com_example_hellojni_HelloJni
  18. * Method: unimplementedStringFromJNI
  19. * Signature: ()Ljava/lang/String;
  20. */
  21. JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI
  22. (JNIEnv *, jobject);
  23. #ifdef __cplusplus
  24. }
  25. #endif
  26. #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。从上面的源码中可以看出这个函数名那是相当的长啊。不过还是很有规律的,完全按照:java_pacakege_class_mathod 形式来命名。

也就是说:

Hello.java 中 stringFromJNI() 方法对应于 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 方法

HelloJni.java 中的 unimplementedStringFromJNI() 方法对应于 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI() 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。

编写相应的.c文件

hello-jni.c :

  1. #include <string.h>
  2. #include <jni.h>
  3. /* This is a trivial JNI example where we use a native method
  4. * to return a new VM String. See the corresponding Java source
  5. * file located at:
  6. * apps/samples/hello-jni/project/src/com/example/HelloJni/HelloJni.java
  7. */
  8. jstring Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz )
  9. {
  10. return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");
  11. }

这里只是实现了 Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI 方法,而 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI 方法并没有实现,因为在HelloJni.java 中只调用了 stringFromJNI()方法,所以 unimplementedStringFromJNI()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,写个空函数也行。有总比没有好。

Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 函数只是简单的返回了一个内容为 “Hello from JNI !” 的 jstring 对象(对应于 Java 中的 String 对象)。hello-jni.c文件已经编写好了,现在可以把com_example_hellojni_HelloJni.h文件给删了,当然留着也行,只是习惯是把不需要的文件给清理干净了。

编译 hello-jni.c 生成相应的库

编写 Android.mk 文件

在 jni 目录下(即hello-jni.c同级目录下)新建一个Android.mk文件,Android.mk文件是 Android 的 makefile 文件,内容如下:

  1. # Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project
  2. #
  3. # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  4. # you may not use this file except in compliance with the License.
  5. # You may obtain a copy of the License at
  6. #
  7. # http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  8. #
  9. # Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  10. # distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  11. # WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  12. # See the License for the specific language governing permissions and
  13. # limitations under the License.
  14. #
  15. LOCAL_PATH := $(call my-dir)
  16. include $(CLEAR_VARS)
  17. LOCAL_MODULE := hello-jni
  18. LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c
  19. include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

这个 Androd.mk 文件很短,下面我们来逐行解释下:

  1. LOCAL_PATH := $(call my-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.mk file 文件的目录)。

  1. include $( CLEAR_VARS)

CLEAR_VARS 由编译系统提供,指定让 GNU MAKEFILE 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 GNU MAKE 执行环境中,所有的变量都是全局的。

  1. LOCAL_MODULE := hello-jni

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libhello-jni,编译系统将不会添加任何的 lib 前缀,也会生成 libhello-jni.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。

  1. LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.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。

注意,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

  1. 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 GNU Makefile 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。

生成.so共享库文件

Andro 文件已经编写好了,现在可以用 android NDK 开发包中的 ndk-build 脚本生成对应的.so共享库了,方法如下:

  1. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ cd ..
  2. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls
  3. AndroidManifest.xml assets bin default.properties gen jni libs obj res src
  4. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ndk-build
  5. Gdbserver : [arm-linux-androideabi-4.4.3] libs/armeabi/gdbserver
  6. Gdbsetup : libs/armeabi/gdb.setup
  7. Install : libhello-jni.so => libs/armeabi/libhello-jni.so

可以看到已经正确的生成了libhello-jni.so共享库了, 我们去libs/armeabi/目录下看看:

  1. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd libs/
  2. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ ls
  3. armeabi
  4. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ cd armeabi/
  5. braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs/armeabi$ ls
  6. gdbserver gdb.setup libhello-jni.so

在 eclipse 重新编译 HelloJni 工程,生成 apk

eclipse 中刷新下 HelloJni 工程,重新编译生成 apk,libhello-jni.so 共享库会一起打包在 apk 文件内。在模拟器中看看运行结果。

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