如果只學理論，不做實踐，不踩踩坑，一般很難發現真正實踐項目中的問題的，也比較難以加深對技術的理解。所以延續上篇 JNI 的實戰Android NDK開發：JNI實戰篇 ，這篇主要是一些 NDK 小項目的練習，由於這些項目網上都有 demo介紹，這裏不會具體一步步介紹如何操作，只記錄一些個人需要注意的地方或一些主要步驟，詳細的介紹或代碼可以點擊裏面的鏈接查看。
1. 文件加解密和分割合併
1.1 簡介
所有文件都是二進制存儲的，無論是文本，圖片還是視頻文件都是以二進制存儲在磁盤中。所以可以通過對文件進行二進制運算進行加解密。下面用到的是比較簡單的^異或運算來對文件加解密（算是一種對稱加密算法）
附：加解密算法擴展：加解密算法 · 區塊鏈技術指南
一般在大文件傳輸時，如音視頻文件，會將文件分割後再傳輸，從而提高效率。當需要使用時，再將分割後的文件合併即可。
而文件加解密設計到安全，可以使用 NDK 增加反編譯的難度。另外文件的分割合併都比較耗性能，可以放到 NDK 處理提高效率。
以下練習參考：NDK開發基礎②文件加密解密與分割合併 - 簡書
效果圖如圖，進入界面會拷貝兩張 assets 的圖片cats.jpg和image.jpg到本地 sdcard/NdkSample 目錄下作爲測試。加密後的圖片 cats_encypt.jpg是無法直接查看的，合成的圖片是 image.jpeg
1.2 文件加解密
Java 代碼
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JNI 加密代碼實現，注意加文件讀寫權限
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 | const char *PASSWORD = "pw"; long getFileSize(char* filePath); extern "C" JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_cn_cfanr_ndksample_utils_FileUtils_fileEncrypt(JNIEnv *env, jclass type, jstring normalFilePath_, jstring encryptFilePath_) { const char *normalFilePath = env->GetStringUTFChars(normalFilePath_, 0); const char *encryptFilePath = env->GetStringUTFChars(encryptFilePath_, 0); int passwordLen = strlen(PASSWORD); LOGE("要加密的文件的路徑 = %s , 加密後的文件的路徑 = %s", normalFilePath, encryptFilePath); //讀文件指針 FILE *frp = fopen(normalFilePath, "rb"); // 寫文件指針 FILE *fwp = fopen(encryptFilePath, "wb"); if (frp == NULL) { LOGE("文件不存在"); return JNI_FALSE; } if (fwp == NULL) { LOGE("沒有寫權限"); return JNI_FALSE; } // 邊讀邊寫邊加密 int buffer; int index = 0; while ((buffer = fgetc(frp)) != EOF) { // write fputc(buffer ^ *(PASSWORD + (index % passwordLen)), fwp); //異或的方式加密 index++; } // 關閉文件流 fclose(fwp); fclose(frp); LOGE("文件加密成功"); env->ReleaseStringUTFChars(normalFilePath_, normalFilePath); env->ReleaseStringUTFChars(encryptFilePath_, encryptFilePath); return JNI_TRUE; } |
解密代碼類似。
1.3 文件分割合併
Java 代碼實現
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 | public static boolean fileSplit() { String splitFilePath = FILE_PATH + "image.jpg"; String suffix = ".b"; try { return fileSplit(splitFilePath, suffix, 4); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return false; } /** * 文件合併 * * @return */ public static boolean fileMerge() { String splitFilePath = FILE_PATH + "image.jpg"; String splitSuffix = ".b"; String mergeSuffix = ".jpeg"; try { return fileMerge(splitFilePath, splitSuffix, mergeSuffix, 4); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return false; } /** * 文件分割 * * @param splitFilePath 要分割文件的路徑 * @param suffix 分割文件的擴展名 * @param fileNum 分割文件的數量 * @return */ private static native boolean fileSplit(String splitFilePath, String suffix, int fileNum); /** * 文件合併 * * @param splitFilePath 分割文件的路徑 * @param splitSuffix 分割文件的擴展名 * @param mergeSuffix 合併文件的擴展名 * @param fileNum 分割文件的數量 * @return */ private static native boolean fileMerge(String splitFilePath, String splitSuffix, String mergeSuffix, int fileNum); |
注意，文件的分割合併需要設置文件擴展名後分割文件數量。分割時，分兩種情況，
1）能整除的，直接平均分；
2）不能整除的，fileSize % ( n -1)，前 n -1 個平均分，剩餘的留給最後一個；
合併時，需要注意的是，必須按照分割的順序合併
其餘 JNI 實現代碼略，可以到 GitHub 查看具體源碼：NdkSample/native_file_handler.cpp
2. Android 增量更新
2.1 簡介
所謂增量更新，是服務器將新舊版本的 apk 做差分處理，生成一個差分包 patch，下發到客戶端；客戶端再用 patch 包和本地的 apk 合併成新的 apk，再安裝。很顯然，這樣在一定程度上可以減少更新 apk 時消耗的流量。目前在很多應用市場也有用到這種技術。增量更新技術主要解決是安裝包文件過大的問題。
2.2 優缺點
優點：節省流量，下載 apk 時，只需要下載差分包，不用下載完整包；
缺點：
- 客戶端和服務端都需要加入相關的支持。每次新版本發佈，服務器需要根據新版本對以前所有老版本生成對應的差分包，而且還要維護不同渠道的包；另外客戶端請求時，上傳當前版本號，服務器返回對應的差分包和新版本 apk的 md5 值，作爲合併新 apk 後的校驗；所以整體流程會有點繁瑣；
- 合成差分包會有點耗時（最好用單獨線程處理）和耗內存的，內存不足的手機或本地 apk 損壞的 apk 無法進行增量更新；另外 apk 包之間差異比較小（2m 以下）時，生成的差分包仍然有幾百 k；
2.3 差分包的生成與合併
需要用工具對文件進行 diff 和 patch 處理，一般可以通過 bsdiff實現
具體使用可以參考 Hongyang 的文章 Android 增量更新完全解析 是增量不是熱修復 - Hongyang，在這裏就不囉嗦了
注意，在執行 make 命令，可能報以下錯誤，（以下環境都是在 Mac 上）
1 2 3 4 | bspatch.c:39:21: error: unknown type name 'u_char'; did you mean 'char'? static off_t offtin(u_char *buf) ^~~~~~ char |
可以通過在bspatch.c 文件加上#include <sys/types.h>頭文件（Hongyang 沒說明清楚），參考：編譯和使用bsdiff - 木頭平 - 博客園
主要掌握幾個命令：
- 執行
make命令，使 makefile 生成 bsdiff 和 bspatch 可執行文件； - 執行
./bsdiff old.apk new.apk update.patch，生成差分包； - 執行
./bspatch old.apk new2.apk update.patch，合成新 apk； - 執行
md5 xxx.apk查看 apk 的 md5 值；
2.4 服務端操作
服務端需要返回一個文件和新版本 apk md5值給客戶端。
- 用 2.3 生成的 bsdiff 可執行文件生成新版本 apk 和老版本的 apk 的差分包 update.patch；（可以編寫個腳本處理）
- 使用 md5 命令查看新 apk 的 md5，並保存，之後需要返回給客戶端；
2.5 客戶端操作
主要實現是如何製造 bspatch 的 so 文件，由於網上詳細的步驟都比較完善了，這裏也不囉嗦了，只簡單說下需要注意的問題。
由於按照 AS 的默認的 CMake 建 NDK 的方式，C/C++ 的文件是在 cpp 目錄的，Hongyang 的是在 jni 目錄，兩者配置方式不太一樣，如果同時使用，只會編譯 CMake 的配置，所以需要將 bspatch.c放到 cpp 目錄，同時還需要下載 bzip 源碼
詳細步驟可以參考，Android增量更新與CMake構建工具 - 亞特蘭蒂斯 - CSDN博客
PS：這裏的 CMakeLists.txt 是放在 cpp 目錄下，特別需要注意的是，由於 CMakeLists.txt 目錄改變了，必須修改 C/C++ 源文件的路徑，去掉 src/main/cpp，同時也要修改build.gradle的 cmake 文件的路徑，不然會編譯失敗
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 | # Sets the minimum version of CMake required to build the native library. cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1) #支持-std=gnu++11 set(CMAKE_VERBOSE_MAKEFILE on) set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=gnu++11 -Wall -DGLM_FORCE_SIZE_T_LENGTH") set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -DGLM_FORCE_RADIANS") #設置生成的so動態庫最後輸出的路徑 set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI}) #添加bzip2目錄，爲構建添加一個子路徑 set(bzip2_src_DIR ${CMAKE_SOURCE_DIR}) add_subdirectory(${bzip2_src_DIR}/bzip2) add_library( native-lib SHARED # Provides a relative path to your source file(s). 注意，CMakeLists.txt 在 cpp 目錄下，此處不需要加路徑前綴 src/main/cpp native_file_handler.cpp bspatch.c ) find_library(log-lib log ) target_link_libraries(native-lib ${log-lib} ) |
build.gradle 文件
1 2 3 4 5 | externalNativeBuild { cmake { path "src/main/cpp/CMakeLists.txt" } } |
另外，修改的 bspatch.c 文件增加的 JNI 代碼中，第一個參數是 so 庫的名字，注意一定要保持一致
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | //…… JNIEXPORT jint JNICALL Java_cn_cfanr_ndksample_utils_BsPatch_bspatch(JNIEnv *env, jclass jcls, jstring oldApk_,jstring newApk_, jstring patch_) { const char *oldApkPath = (*env)->GetStringUTFChars(env, oldApk_, 0); const char *newApkPath = (*env)->GetStringUTFChars(env, newApk_, 0); const char *patchPath = (*env)->GetStringUTFChars(env, patch_, 0); int argc = 4; char* argv[argc]; argv[0] = "native-lib"; //注意此處是 so 庫名字 argv[1] = oldApkPath; argv[2] = newApkPath; argv[3] = patchPath; jint ret = patchMethod(argc, argv); (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, oldApk_, oldApkPath); (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, newApk_, newApkPath); (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, patch_, patchPath); return ret; } //…… |
其他代碼邏輯：
- 1）從服務器下載差分包 update.patch 保存到本地，並請求獲取新版 apk 的 md5值；
- 2）提取本地的 apk 文件；
- 3）使用 JNI 方法
public static native int bspatch(String oldApk, String newApk, String patch)將 update.patch 和本地舊的 apk 合併成新的 apk； - 4）校驗生成的新 apk 的 md 值是否和服務器返回的一樣；
- 5）檢測新 apk 和服務器提供的一致後，安裝新的 apk 文件
不過 demo 是沒有寫從服務器下載差分包的邏輯的，這裏是將差分包通過 adb push patch路徑 /sdcard/NdkSample 命令放到手機來測試的
具體代碼可以查看 Github：NdkSample/PatchUpdateActivity.java
3. Android 封裝 libjpeg 庫
3.1 編譯 libjpeg.so 庫
1.克隆 libjpeg-trubo Android 版到本地，並解壓
1git clone git://git.linaro.org/people/tomgall/libjpeg-turbo/libjpeg-turbo.git -b linaro-android2.在配置好 ndk-build 環境後（具體步驟略），開始編譯 libjpeg-trubo 庫
按照網上大多數教程的步驟都是執行以下命令1ndk-build APP_ABI=armeabi-v7a,armeabi
但可能由於我本地配置的版本是 ndk-14的，直接執行這個命令並沒有奏效，以下是我遇到的一些錯誤：
1) 如果你沒進入 libjpeg-turbo 目錄就執行命令，可能會報以下錯誤，也就是找不到 Android.mk
1 2 | Android NDK: Your APP_BUILD_SCRIPT points to an unknown file: ./Android.mk /Users/cfanr/Library/Android/sdk/ndk-bundle/build/core/add-application.mk:198: *** Android NDK: Aborting... . Stop. |
2) 如果報找不到應用項目的目錄，如下：
1 2 3 | Android NDK: Could not find application project directory ! Android NDK: Please define the NDK_PROJECT_PATH variable to point to it. /Users/cfanr/Library/Android/sdk/ndk-bundle/build/core/build-local.mk:151: *** Android NDK: Aborting . Stop. |
就需要設置下 NDK_PROJECT_PATH 指定需要編譯的代碼的工程目錄，這裏給出的是當前目錄，還有，APP_BUILD_SCRIPT是Android makefile文件的路徑，如果你還有 Application.mk 文件的話，則可以添加 NDK_APP_APPLICATION_MK=./Application.mk，參考：Android開發實踐：在任意目錄執行NDK編譯 - Jhuster的專欄
3) 如果 NDK 版本過高，可能會報以下錯誤，
1 2 3 4 5 | Android.mk:11: Extraneous text after `ifeq' directive Android NDK: WARNING: Unsupported source file extensions in Android.mk for module jpeg Android NDK: turbojpeg-mapfile /Users/cfanr/Library/Android/sdk/ndk-bundle/build/core/build-binary.mk:687: Android NDK: Module jpeg depends on undefined modules: cutils /Users/cfanr/Library/Android/sdk/ndk-bundle/build/core/build-binary.mk:700: *** Android NDK: Aborting (set APP_ALLOW_MISSING_DEPS=true to allow missing dependencies) . Stop. |
所以，我最終的解決方法是用指定的低版本的 ndk （ndk-r11c）去編譯，而不是用我在系統配置 ndk。正確的命令，使用指定NDK版本編譯~/NDK/android-ndk-r11c/ndk-build NDK_PROJECT_PATH=. APP_BUILD_SCRIPT=./Android.mk APP_ABI=armeabi-v7a,armeabi
檢測已編譯成功：編譯成功後，會在 libjpeg-turbo 生成 libs 和 obj 文件夾，裏面分別會有你設置的 ABI 類型的 libjpeg.so 庫和其他生成的文件，需要拷貝到項目中的是 libs 文件下的 libjpeg.so 庫。
3.2 使用 libjpeg.so 庫編寫壓縮圖片的 native 方法
參考：Android使用libjpeg實現圖片壓縮 - BlueBerry的專欄 - CSDN博客
1.拷貝 libjpeg.so 和頭文件到項目中
首先將不同 ABI 的 libjpeg.so 拷貝到項目的 libs 目錄下，再將上面下載的 libjpeg-turbo 的源碼的所有頭文件拷貝到 cpp/include 目錄下2.配置CMakeLists文件
練習時，要注意 CMakeLists 的配置，不然可能會發生以下錯誤（博主就是因爲沒看清楚文章，沒配置好，出錯後，一直搜索，浪費不少時間