NDK开发从放弃到入门

1.NDK简介

1.1、NDK和 So

​ NDK 全称 Native Development Kit，是Google在Android开发中提供的一套用于快速创建native工程的一个工具。从上图这个Android系统框架来看，我们上层是通过JNI方式来调用NDK层的，使用这个工具可以很方便的编写和调试JNI的代码。因为C语言不跨平台，在Windows系统下使用NDK编译在Linux下能执行的函数库——SO文件，全称Shared Objects，其实质就是一堆c、c++的头文件和实现文件打包成一个库。目前Android系统目前支持以下七种不同的CPU架构，每一种对应着各自的应用程序二进制接口ABI：（Application Binary Interface）定义了二进制文件（尤其是.so文件）如何运行在相应的系统平台上，从使用的指令集，内存对齐到可用的系统函数库。

• ARMv5——armeabi

• ARMv7 ——armeabi-v7a

• ARMv8——arm64- v8a

• x86——x86

• MIPS ——mips

• MIPS64——mips64

• x86_64——x86_64

  ​应该尽可能的提供专为每个ABI优化过的.so文件，（尽量不要混合着使用）。应该为每个ABI目录提供对应的.so文件。当一个应用安装在设备上，只有该设备支持的CPU架构对应的.so文件会被安装。在x86设备上，libs/x86目录中如果存在.so文件的 话，会被安装，如果不存在，则会选择armeabi-v7a中的.so文件，如果也不存在，则选择armeabi目录中的.so文件（因为x86设备也支 持armeabi-v7a和armeabi）。ps: Native Libs Monitor 这个应用可以帮助我们理解手机上安装的APK用到了哪些.so文件，以及.so文件来源于哪些函数库或者框架。

1.2 、JNI

​ JNI 全称Java Native Inteface，即Java本地接口，是Java中定义的一种用于连接Java和C/C++接口的一种实现方式。Java语言装载到虚拟机中，不能和硬件交互，不能驱动开发。JNI扩展了Java虚拟机的能力，驱动开发、无线热点共享，底层语言（C、C++）效率高，数学运算、实时渲染的游戏，音视频处理等等，简而言之，就是Java代码调用c、c++代码，JNI模式一共涉及到三个角色：C/C++ 代码、本地方法接口类、Java层中具体业务类。

1.3、JNI的变量类型与Java类型对比表

3、JNI的基本语法

• 命名规则

  JNIExport jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv * env,jobject thiz ) 
  

  这里写图片描述

• Java端加载so

 System.loadLibrary("helloJni");//加载so文件，不要带上前缀lib和后缀.so11

• Java端的调用jni

((TextView)findViewById(R.id.jni_text)).setText(helloJni());

2.传统的NDK开发方法：

2.1 NDK开发环境配置：

2.2 代码开发

​ 在Java代码中声明Native方法，命令行进入当前类所在的src/main/Java 目录，然后 javah +com…(包名+类名） ，会在src下生成当前类中Native方法的声明头文件，对Native方法进行声明。

public static native int EncodeInit(int speexMode);

​ 手动新建c/c++文件，用于编写JNI代码，需要实现.h文件中所声明的方法。

​ 因为Eclipse或Android Studio 并不支持c/c++的代码开发，因此需要在在VS等c/c++开发平台开发Native代码，并完成测试。

2.3 对需要生成的so包进行配置

​ 将开发完成的Native文件全部导入Android工程jni目录下，并编写Android.mk和Application.mk文件，对需要生成的so包进行配置。

• Application.mk目的是描述在你的应用程序中所需要的模块(即静态库或动态库)，如下是表示编译出所有对应的平台。

 APP_ABI := all

• Android.mk是Android提供的一种makefile文件，用来指定诸如编译生成so库名、引用的头文件目录、需要编译的.c/.cpp文件和.a静态库文件等。

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE    := hello-jni   //ps:生成的so文件名格式为：lib+声明的so名字
LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

2.4 生成so包

命令行下进入JNI代码所在位置，执行ndk-build 便会生成指定的so。

2.5 引用so包

​ 首先在Gradle中引用so包

    sourceSets{
        main {
            jniLibs.srcDirs 'libs'
        }
    }

​ 在java的native方法声明处加载so包：

static {
        try {
            System.loadLibrary("hello-jni");
            mIsloaded = true;
        } catch (UnsatisfiedLinkError e) {
            Logging.e(TAG, "", e);
        }

    }

public static native int EncodeInit(int speexMode);

3.Android Studio 新的 ndk-build

​ Android Studio 在2.2增加了对NDK的支持，这里主要指ndk-build 和cMake。这里的ndk-build 是相对于以前的ndk-build更加方便。

开发步骤：

3.1 环境配置

​ 需要在gradle.properties中支持NDK开发

android.useDeprecatedNdk=true

3.2 声明一个原生的方法

public class NdkJniUtils {
  
    static {
        System.loadLibrary("native-lib");   
    }
  
    public native String getString();

}

3.3 头文件的生成

​ 命令行进入当前类所在的src/main/Java 目录，然后 javah +com…(包名+类名） ，会在src下生成当前类中Native方法的声明头文件，对Native方法进行声明。

3.4 JNI代码的具体实现

将.h文件移动到项目的JNI开发目录，并可根据需要改名。新建C/C++文件，对.h文件中的方法进行实现。

3.5 Gradle配置

​ 在defaultConfig 中加入对NDK的一些配置

ndk{
            moduleName "native-lib"         //生成的so名字
            abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "x86"  //输出指定三种abi体系结构下的so库
        }

直接编译生成so包并被引用。

ps ：直接使用so包进行开发

​ 1.上述过程编译成功后会在build/intermediates目录下生成对应的ABI的so包，可以直接拿来使用。

​ 2.将so包复制到项目的libs文件夹下

​ 3.在Gradle中引入so包：

sourceSets{
        main {
            jniLibs.srcDirs=['libs']
        }
    }

​ 4.在native方法声明处直接加载so包就可以正常使用了

static {
        System.loadLibrary("native-lib");   
    }

​ 5.这个时候因为是直接使用so包，那么我们的jni目录下的jni代码以及NDK{}配置均可移除。

4. cMake -崭新的开发方式

4.1 主要优点：

• 便于管理引用的第三方包
• 最重要！旧的JNI开发 JNI代码文件满屏的红色报错，没有任何代码提示！ now，支持代码提示，支持自动创建方法！

4.2 开发步骤

（不需要配置gradle.properties中android.useDeprecatedNdk=true）

1.声明一个原生的方法

2.实现c/c++ 文件

3.创建cMake脚本，编写cMakeLists.txt 文件

4.提供一个指向 CMake 脚本文件的路径，将 Gradle 关联到原生库。Gradle 使用构建脚本将源代码导入Android Studio 项目并将原生库（SO 文件）打包到 APK 中。在Gradle中配置cMake

defaultConfig {
        applicationId "com.iflytek.cmaketest"
        minSdkVersion 21
        targetSdkVersion 25
        versionCode 1
        versionName "1.0"
        testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
        externalNativeBuild {
            cmake {
                cppFlags ""
            }
        }
        ndk {
            abiFilters "armeabi" 
        }
    }

externalNativeBuild {
        cmake {
            path "CMakeLists.txt"
        }
    }

4.3 cMakeList语法：

cMakeLists文件位置可自定义，一般放在module的根目录下，对应Gradle中cmake的path路径

# Sets the minimum version of CMake required to build your native library.
# This ensures that a certain set of CMake features is available to
# your build.

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

# Specifies a library name, specifies whether the library is STATIC or
# SHARED, and provides relative paths to the source code. You can
# define multiple libraries by adding multiple add.library() commands,
# and CMake builds them for you. When you build your app, Gradle
# automatically packages shared libraries with your APK.

add_library( # Specifies the name of the library.
             native-lib

             # Sets the library as a shared library.
             SHARED

             # Provides a relative path to your source file(s).
             src/main/cpp/native-lib.cpp )
  
# Specifies a path to native header files. 
include_directories(src/main/cpp/include/)
  
  

1.基础使用：

• cmake_minimum_required 表示所支持的CMake编译器最低版本（不重要）

• addLibrary() 要求CMake根据指定的源文件生成库文件.

  其中第一个参数表示生成的库的名称，第二个参数选择[SHARED|STATIC|MODULE]其中的一个，表示生成的库的类型，第三个参数为所有的需要加入这个库的源文件地址。

• 使用 add_library() 向您的 CMake 构建脚本添加源文件或库时，Android Studio 还会在您同步项目后在 Project 视图下显示关联的标头文件。不过，为了确保 CMake 可以在编译时定位您的标头文件，您需要将 include_directories() 命令添加到 CMake 构建脚本中并指定标头的路径.

2.进阶使用：

• 上述是使用我们自己写的jni代码，如果需要依赖第三方的so包，并在此基础上进行JNI开发，需要引入第三方库

  add_library(
              fmodL  
              SHARED
              IMPORTED)
  set_target_properties(
              fmodL
              PROPERTIES IMPORTED_LOCATION
              ../../../../libs/${ANDROID_ABI}/libfmodL.so
  

• 在调式的时候我们需要进行打log，这个使用就需要引入log库，那么我们就要引入系统的NDK API。

  find_library( # Defines the name of the path variable that stores the
                # location of the NDK library.
                log-lib
  
                # Specifies the name of the NDK library that
                # CMake needs to locate.
                log )
    
  # Links your native library against one or more other native libraries.
  target_link_libraries( # Specifies the target library.
                         native-lib
  
                         # Links the log library to the target library.
                         ${log-lib} )
  

5.对比分析

5.1三种方式优缺点

5.2 推荐方案