Android之NDK初探

一、NDK產生的背景

　　Android平臺從誕生起，就已經支持C、C++開發。衆所周知，Android的SDK基於Java實現，這意味着基於Android SDK進行開發的第三方應用都必須使用Java語言。但這並不等同於“第三方應用只能使用Java”。在Android SDK首次發佈時，Google就宣稱其虛擬機Dalvik支持JNI編程方式，也就是第三方應用完全可以通過JNI調用自己的C動態庫，即在Android平臺上，“Java+C”的編程方式是一直都可以實現的。

　　不過，Google也表示，使用原生SDK編程相比Dalvik虛擬機也有一些劣勢，Android SDK文檔裏，找不到任何JNI方面的幫助。即使第三方應用開發者使用JNI完成了自己的C動態鏈接庫（so）開發，但是so如何和應用程序一起打包成apk併發布？這裏面也存在技術障礙。比如程序更加複雜，兼容性難以保障，無法訪問Framework API，Debug難度更大等。開發者需要自行斟酌使用。

　　於是NDK就應運而生了。NDK全稱是Native Development Kit。

　　NDK的發佈，使“Java+C”的開發方式終於轉正，成爲官方支持的開發方式。NDK將是Android平臺支持C開發的開端。

二、爲什麼使用NDK

　　1.代碼的保護。由於apk的java層代碼很容易被反編譯，而C/C++庫反匯難度較大。

　　2.可以方便地使用現存的開源庫。大部分現存的開源庫都是用C/C++代碼編寫的。

　　3.提高程序的執行效率。將要求高性能的應用邏輯使用C開發，從而提高應用程序的執行效率。

　　4.便於移植。用C/C++寫得庫可以方便在其他的嵌入式平臺上再次使用。

三、NDK簡介

   1.NDK是一系列工具的集合

   NDK提供了一系列的工具，幫助開發者快速開發C（或C++）的動態庫，並能自動將so和java應用一起打包成apk。這些工具對開發者的幫助是巨大的。

NDK集成了交叉編譯器，並提供了相應的mk文件隔離CPU、平臺、ABI等差異，開發人員只需要簡單修改mk文件（指出“哪些文件需要編譯”、“編譯特性要求”等），就可以創建出so。

NDK可以自動地將so和Java應用一起打包，極大地減輕了開發人員的打包工作。

   2.NDK提供了一份穩定、功能有限的API頭文件聲明

   Google明確聲明該API是穩定的，在後續所有版本中都穩定支持當前發佈的API。從該版本的NDK中看出，這些API支持的功能非常有限，包含有：C標準庫（libc）、標準數學庫（libm）、壓縮庫（libz）、Log庫（liblog）。

四、NDK開發環境的搭建

1.下載安裝Android NDK

　　地址：http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html

2.下載安裝cygwin

　　由於NDK編譯代碼時必須要用到make和gcc，所以你必須先搭建一個linux環境， cygwin是一個在windows平臺上運行的unix模擬環境,它對於學習unix/linux操作環境，或者從unix到windows的應用程序移植，非常有用。通過它，你就可以在不安裝linux的情況下使用NDK來編譯C、C++代碼了。下載地址：http://www.cygwin.com

　　1）然後雙擊運行吧，運行後你將看到安裝嚮導界面。

　　2）點擊下一步,此時讓你選擇安裝方式：

Install from Internet：直接從Internet上下載並立即安裝（安裝完成後，下載好的安裝文件並不會被刪除，而是仍然被保留，以便下次再安裝）。
Download Without Installing：只是將安裝文件下載到本地，但暫時不安裝。
Install from Local Directory：不下載安裝文件，直接從本地某個含有安裝文件的目錄進行安裝。

　　3）選擇第一項，然後點擊下一步。

　　4）選擇要安裝的目錄，注意，最好不要放到有中文和空格的目錄裏，似乎會造成安裝出問題，其它選項不用變，之後點下一步：

　　5）上一步是選擇安裝cygwin的目錄，這個是選擇你下載的安裝包所在的目錄，默認是你運行setup.exe的目錄，直接點下一步就可以：

　　6）此時你共有三種連接方式選擇：

Direct Connection：直接連接。
Use IE5 Settings：使用IE的連接參數設置進行連接。
Use HTTP/FTP Proxy：使用HTTP或FTP代理服務器進行連接（需要輸入服務器地址、端口號）。

　　用戶可根據自己的網絡連接的實情情況進行選擇，一般正常情況下，均選擇第一種，也就是直接連接方式。然後再點擊“下一步”。

　　7）這是選擇要下載的站點，選擇後點下一步。

　　8）此時會下載加載安裝包列表

　　9）Search是可以輸入你要下載的包的名稱，能夠快速篩選出你要下載的包。那四個單選按鈕是選擇下邊樹的樣式，默認就行，不用動。View默認是Category，建議改成full顯示全部包再查，省的一些包被隱藏掉。左下角那個複選框是是否隱藏過期包，默認打鉤，不用管它就行，下邊開始下載我們要安裝的包吧，爲了避免全部下載，這裏列出了後面開發NDK用得着的包：autoconf2.1、automake1.10、binutils、gcc-core、gcc- g++、gcc4-core、gcc4-g++、gdb、pcre、pcre-devel、gawk、make共12個包

　　10）然後開始選擇安裝這些包吧，點skip，把它變成數字版本格式，要確保Bin項變成叉號，而Src項是源碼，這個就沒必要選了。

　　11）下面測試一下cygwin是不是已經安裝好了。

  運行cygwin，在彈出的命令行窗口輸入：cygcheck -c cygwin命令，會打印出當前cygwin的版本和運行狀 態，如果status是ok的話，則cygwin運行正常。

  然後依次輸入gcc –version，g++ --version，make –version，gdb –version進行測試，如果都打印出版本信息和一些描述信息，則cygwin安裝成功！

3.配置 NDK 環境變量

　　a．首先找到 cygwin 的安裝目錄，找到一個 home\< 你的用戶名 >.bash_profile 文件，我的是：E:\cygwin\home\Administrator.bash_profile ， ( 注意：我安裝的時候我的 home 文件夾下面什麼都沒有，解決 的辦法：首先打開環境變量，把裏面的用戶變量中的 HOME 變量刪掉，在 E:\cygwin\home 文件夾下建立名爲Administrator 的文件夾（是用戶名），然後把 E:\cygwin\etc\skel.bash_profile 拷貝到該文件夾下 ) 。

　　b．打開 bash_profile 文件，添加 NDK=/cygdrive/< 你的盤符 >/

include

ifndef _Included_com_example_hellojni_HelloJni

define _Included_com_example_hellojni_HelloJni

ifdef __cplusplus

extern “C” {

endif

/*

• Class: com_example_hellojni_HelloJni

• Method: stringFromJNI

• Signature: ()Ljava/lang/String;

  */

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI

(JNIEnv *, jobject);

/*

• Class: com_example_hellojni_HelloJni

• Method: unimplementedStringFromJNI

• Signature: ()Ljava/lang/String;

  */

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI

(JNIEnv *, jobject);

ifdef __cplusplus

}

endif

endif

上面代碼中的JNIEXPORT 和 JNICALL 是jni的宏，在android的jni中不需要，當然寫上去也不會有錯。從上面的源碼中可以看出這個函數名那是相當的長啊。。。。 不過還是很有規律的， 完全按照：java_pacakege_class_mathod 形式來命名。

　　也就是說：

　　Hello.java中 stringFromJNI() 方法對應於 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 方法

　　HelloJni.java中的 unimplementedStringFromJNI() 方法對應於 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI() 方法

　　注意下其中的註釋：

　　Signature: ()Ljava/lang/String;

　　()Ljava/lang/String;()表示函數的參數爲空（這裏爲空是指除了JNIEnv , jobject 這兩個參數之外沒有其他參數，JNIEnv, jobject是所有jni函數必有的兩個參數，分別表示jni環境和對應的java類（或對象）本身），Ljava/lang/String; 表示函數的返回值是java的String對象。

b. 編寫相應的.c文件：

　　hello-jni.c :
　#include

include

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#

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#

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limitations under the License.

#

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := hello-jni

LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

　這個Androd.mk文件很短，下面我們來逐行解釋下：

　　　　LOCAL_PATH := $(call my-dir)

　　一個Android.mk 文件首先必須定義好LOCAL_PATH變量。它用於在開發樹中查找源文件。在這個例子中，宏函數’my-dir’, 由編譯系統提供，用於返回當前路徑（即包含Android.mk file文件的目錄）。

　　　　include $( CLEAR_VARS)

　　CLEAR_VARS由編譯系統提供，指定讓GNU MAKEFILE爲你清除許多LOCAL_XXX變量（例如 LOCAL_MODULE, LOCAL_SRC_FILES, LOCAL_STATIC_LIBRARIES, 等等…), 除LOCAL_PATH 。這是必要的，因爲所有的編譯控制文件都在同一個GNU MAKE執行環境中，所有的變量都是全局的。

　　　　LOCAL_MODULE := hello-jni

　　編譯的目標對象，LOCAL_MODULE變量必須定義，以標識你在Android.mk文件中描述的每個模塊。名稱必須是唯一的，而且不包含任何空格。

注意：編譯系統會自動產生合適的前綴和後綴，換句話說，一個被命名爲’hello-jni’的共享庫模塊，將會生成’libhello-jni.so’文件。

　　重要注意事項：如果你把庫命名爲‘libhello-jni’，編譯系統將不會添加任何的lib前綴，也會生成 ‘libhello-jni.so’，這是爲了支持來源於Android平臺的源代碼的Android.mk文件，如果你確實需要這麼做的話。

　　　　LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

　　LOCAL_SRC_FILES變量必須包含將要編譯打包進模塊中的C或C++源代碼文件。注意，你不用在這裏列出頭文件和包含文件，因爲編譯系統將會自動爲你找出依賴型的文件；僅僅列出直接傳遞給編譯器的源代碼文件就好。

　　注意，默認的C++源碼文件的擴展名是’.cpp’. 指定一個不同的擴展名也是可能的，只要定義LOCAL_DEFAULT_CPP_EXTENSION變量，不要忘記開始的小圓點（也就是’.cxx’,而不是’cxx’）

　　　　include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

　　BUILD_SHARED_LIBRARY表示編譯生成共享庫，是編譯系統提供的變量，指向一個GNU Makefile腳本，負責收集自從上次調用’include (CLEARVARS)′以來，定義在LOCALXXX變量中的所有信息，並且決定編譯什麼，如何正確地去做。還有BUILDSTATICLIBRARY變量表示生成靜態庫：lib (LOCAL_MODULE).a， BUILD_EXECUTABLE 表示生成可執行文件。

b. 生成.so共享庫文件

　　Andro文件已經編寫好了，現在可以用android NDK開發包中的 ndk-build腳本生成對應的.so共享庫了，方法如下：

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

　　可以看到已經正確的生成了libhello-jni.so共享庫了， 我們去 libs/armeabi/ 目錄下看看：

　　　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jnicdlibs/　　　　braincol@ubuntu: /workspace/android/NDK/hello−jni/libs ls
　　　　armeabi
　　　　braincol@ubuntu:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libscdarmeabi/　　　　braincol@ubuntu: /workspace/android/NDK/hello−jni/libs/armeabi ls
　　　　gdbserver gdb.setup libhello-jni.so

4)在eclipse重新編譯HelloJni工程，生成apk

　　eclipse中刷新下HelloJni工程，重新編譯生成apk，libhello-jni.so共享庫會一起打包在apk文件內。在模擬器中看看運行結果。
參考資料：

http://blog.csdn.net/hhao137/article/details/4304664

http://www.cnblogs.com/hibraincol/archive/2011/05/30/2063847.html

http://yueguc.iteye.com/blog/946724

http://www.cnblogs.com/hibraincol/archive/2011/05/30/2063847.html