Android NDK開發(二)——從Hello World學起

轉載請註明出處：http://blog.csdn.net/allen315410/article/details/41805719

上篇文章講述了Android NDK開發的一些基本概念，以及NDK的環境搭建，相信看過的朋友NDK開發環境搭建應該是沒有問題了，還沒有搭建或者不知道怎麼搭建的朋友請點擊這裏。那麼這篇文章，我們跟剛學Java編程語言一樣，從世界知名程序“Hello World！”開始，開發出我們的第一個NDK程序。

NDK目錄簡單介紹

在進行NDK開發之前，我們有必須熟悉一下NDK目錄下包含哪些東西，以及這些東西對開發來說有什麼作用？那麼現在打開NDK的解壓目錄，查看一下解壓目錄下的文件：

1，samples目錄。這個目錄包含了Google爲NDK開發撰寫的一些小例子，包括本地JNI開發，圖片處理，多個庫文件開發等等，這些例子雖小但面面俱到，能看懂samples目錄下的小例子程序，那麼對於NDK開發來說，就很好應付了。

2，docs目錄。這個目錄下存放的都是Google給開發者提供的文檔，指導開發者怎樣在Android環境下進行NDK開發，這個非常重要。

3，sources目錄。由於Android是開源操作系統，作爲Android的一部分的NDK，同樣也是開源的，這個目錄下存放的是NDK源碼。

4，platforms目錄。裏面存放的是當前ndk版本所支持的所有android平臺的版本，做NDK開發的C代碼也是可以指定由某個特定版本平臺下編譯，該platforms目錄下存放的是不同版本所包含的C的庫文件和頭文件，不同版本有些微小的變化。

5，prebuilt目錄。這是提供給在Windows下開發ndk程序的一些工具集。

6，build目錄。裏面存放大量的Linux編程腳本和Windows下的批處理文件，用來完成ndk開發中的交叉編譯。

具體開發

1，NDK開發步驟

首先，我先列出NDK開發的簡單步驟，然後再以此爲大綱，用一個Hello World的實例講述一下NDK開發：

（1）創建一個android工程

（2）JAVA代碼中寫聲明native 方法 public native String helloFromJNI();

（3）創建jni目錄,編寫c代碼,方法名字要對應在c代碼中導入jni.h頭文件

（4）編寫Android.mk文件

（5）Ndk編譯生成動態庫

（6）Java代碼load 動態庫.調用native代碼

2，NDK開發具體實踐

下面就按照上述的步驟建立一個HelloWorld小案例來一步一步實現NDK開發

1，創建一個Android工程，並且在Java代碼中聲明一個native方法：

public class MainActivity extends Activity {

	public native String javaFromJNI();

	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		findViewById(R.id.button).setOnClickListener(new OnClickListener() {

			@Override
			public void onClick(View v) {
				Toast.makeText(MainActivity.this, javaFromJNI(),
						Toast.LENGTH_SHORT).show();
			}
		});
	}

}

2，創建jni目錄,編寫c代碼,方法名字要對應在c代碼中導入jni.h頭文件

#include<stdio.h>
#include<jni.h>

jstring Java_com_example_ndk_MainActivity_javaFromJNI(JNIEnv* env, jobject obj) {
	return (*(*env)).NewStringUTF(env, "hello jni!");
}

關於這個本地的C代碼怎麼寫，還是需要一些C語言的基礎的。沒有也可以，我們可以參考一下ndk解壓目錄下的platforms\android-19\arch-arm\usr\include目錄下的jni.h文件，也就是本地C代碼需要include的那個，用記事本打開看看裏面的內容。先來說一下JNI代碼的簡單格式：

方法簽名規則：返回值類型 Java_包名_類名_native方法名(JNIEnv* env, jobject obj)
返回值類型就是JNI頭文件中事先定義好的自定義C類型，直接拿來使用即可：

其後的參數列表是固定的(JNIEnv* env, jobject obj)形式，關於JNIEnv請在下面的定義：

可以看到啊，這個JNIEnv原來是一個名作JNINativeInterface的結構體，這個結構體定義了很多的數據類型，那麼我們返回字符串的類型或者方法是哪一個呢？

  jstring     (*NewStringUTF)(JNIEnv*, const char*);

以上就是我在JNINativeInterface結構體找到的返回字符串的方法，參數爲JNINativeInterface指針和一個字符串，正如上面JNI代碼使用的那樣調用即可。

好，以上我們創建好了JNI本地代碼，我們編譯一下試試吧！打開cygwin，切換到工程目錄下，執行ndk-build命令：

仔細看一下報錯的日誌，告訴我們/jni目錄下缺少了一個叫Android.mk的文件，所以導致無法編譯。

3，編寫Android.mk文件

這個Android.mk文件怎麼寫呢？這時候我們得打開NDK的文檔來看看了，位置E:/NDK/android-ndk-r10d/docs/Start_Here.html，找到

好，我們就先在jni目錄下創建一個Android.mk的文件，將上面的這段話複製粘貼進去，將LOCAL_MODULE和LOCAL_SRC_FILES修改成我們自己的名稱：

    LOCAL_PATH := $(call my-dir)

    include $(CLEAR_VARS)

    LOCAL_MODULE    := Hello
    LOCAL_SRC_FILES := Hello.c

    include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

4，ndk編譯生成動態庫

然後在cygwin中編譯一下：

可以看到編譯通過了，下面刷新一下工程，就可以看到工程libs目錄下多了個libHello.so的文件，這個就是Android認識的動態庫了。

5，Java代碼load 動態庫.調用native代碼

編譯出來這個libHello.so文件後，就需要在Java代碼中加載這個.so的庫文件了，代碼很簡單，然後Toast一下看看效果：

public class MainActivity extends Activity {

	static {
		System.loadLibrary("Hello");
	}
	public native String javaFromJNI();

	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		findViewById(R.id.button).setOnClickListener(new OnClickListener() {

			@Override
			public void onClick(View v) {
				Toast.makeText(MainActivity.this, javaFromJNI(),
						Toast.LENGTH_SHORT).show();
			}
		});
	}

}

System.loadLibrary(String 文件名);是用來加載動態庫的方法，其中參數類型是字符串，參數是Android.mk文件中LOCAL_MODULE定義的名稱。

運行效果上圖所示，到這裏，一個簡單的ndk開發的Hello World就完成了。友情提示：本示例程序不支持x86架構的cpu，測試請開啓arm模擬器！

使用javah命令幫助生成方法簽名

已知native代碼中的方法簽名規則是這樣的：返回值類型 Java_包名_類名_native方法名(JNIEnv* env, jobject obj)；但是有如以下特殊情況，Java的方法名中是可以帶下劃線“_”的，例如如下這樣的定義native方法：

public native String java_From_JNI();

假如我們按照上述的規則，在C代碼中套用，定義出這樣的C函數：

jstring Java_com_example_ndk_MainActivity_java_From_JNI(JNIEnv* env, jobject obj)

這樣定義的方法簽名顯然是不合適的，這樣會造成編譯環境誤以爲MainActivity類下有個java內部類，其中又包含From內部類，From內部類下有個叫JNI的方法，實際上並沒有這個方法，所以編譯的時候肯定是會報錯的。那麼這個例子是個個例而已，其實按照上述的方法簽名規則來看，C語言中定義native方法比較麻煩，很容易讓人手敲失誤，導致程序運行不了，其實我們可以用JDK提供好的javah工具來自動爲我們生成方法簽名，步驟如下：

1，在windows命令模式中，切換到工程包下class字節碼文件所在的目錄下，本示例的路徑是D:\workspace-mime\NDKHelloWorld\bin\classes

先執行“ cd /d D:\workspace-mime\NDKHelloWorld\bin\classes ”命令進入到class字節碼文件的包名根目錄下

然後執行“ javah com.example.ndk.MainActivity ”

會得到如下圖的一個.h文件：

用記事本打開這個文件

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_example_ndk_MainActivity */

#ifndef _Included_com_example_ndk_MainActivity
#define _Included_com_example_ndk_MainActivity
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_example_ndk_MainActivity
 * Method:    javaFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_ndk_MainActivity_javaFromJNI
  (JNIEnv *, jobject);

/*
 * Class:     com_example_ndk_MainActivity
 * Method:    java_From_JNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_ndk_MainActivity_java_1From_1JNI
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

上面就是我們需要的方法簽名了，這就是javah工具自動爲我們生成的native頭文件，下面我們需要引用這個頭文件到工程中去。將這個頭文件直接剪切，粘貼到工程的jni的目錄下，然後重寫一個Hello.c的C代碼，將#include"com_example_ndk_MainActivity.h"放在代碼的頭部，表示引入剛剛生成好的頭文件，注：在C語言中#include<xx.h>表示引用C語言環境（編譯）自帶的頭文件，#include"xx.h"表示引用當前自定義的頭文件。引用好頭文件之後，將頭文件中的兩個方法簽名拷貝進來，實現邏輯：

#include<stdio.h>
#include<jni.h>
#include"com_example_ndk_MainActivity.h"

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_ndk_MainActivity_javaFromJNI(
		JNIEnv* env, jobject obj) {
	return (*env)->NewStringUTF(env, "hello jni!");
}

/*
 * Class:     com_example_ndk_MainActivity
 * Method:    java_From_JNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_ndk_MainActivity_java_1From_1JNI(
		JNIEnv* env, jobject obj) {
	return (*env)->NewStringUTF(env, "hello_jni__");
}

重新編譯：

重新編譯之後，我們clean一下工程，然後refresh一下工程，在libs目錄下就可以找到我們重新編譯的新的libHello.so文件，最後在Java代碼中實現操作（省略）。

Android.mk簡介

一個Android.mk file用來向編譯系統描述你的源代碼。具體來說：該文件是GNU Makefile的一小部分，會被編譯系統解析一次或多次。你可以在每一個Android.mk file中定義一個或多個模塊，你也可以在幾個模塊中使用同一個源代碼文件。編譯系統爲你處理許多細節問題。例如，你不需要在你的Android.mk中列出頭文件和依賴文件。NDK編譯系統將會爲你自動處理這些問題。這也意味着，在升級NDK後，你應該得到新的toolchain/platform支持，而且不需要改變你的Android.mk文件。

#交叉編譯器在編譯C/C++代碼所依賴的配置文件，linux下makefile的語法子集
    
    #獲取當前Android.mk的路徑
    LOCAL_PATH := $(call my-dir)
    #變量的初始化操作 特點：不會重新初始化LOCAL_PATH的變量
    include $(CLEAR_VARS)
    #指定編譯後生成的.so文件名，makefile語法約定文件名加前綴lib和後綴.so
    LOCAL_MODULE    := Hello
    #指定native代碼文件
    LOCAL_SRC_FILES := Hello.c
    #指定native代碼編譯成動態庫.so或者指定編譯成靜態庫.a
    include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

參數介紹：

LOCAL_MODULE：就是你要生成的庫的名字,這個名字要是唯一的.不能有空格.
編譯後系統會自動在前面加上lib的頭, 比如說我們的Hello 就編譯成了libHello.so
還有個特點就是如果你起名叫libHello 編譯後ndk就不會給你的module名字前加上lib了
但是你最後調用的時候還是調用Hello這個庫

LOCAL_SRC_FILES：這個是指定你要編譯哪些文件
不需要指定頭文件 ,引用哪些依賴, 因爲編譯器會自動找到這些依賴自動編譯

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) BUILD_STATIC_LIBRARY
.so 編譯後生成的庫的類型,如果是靜態庫.a 配置include $(BUILD_STATIC_LIBRARY)

LOCAL_CPP_EXTENSION := cc ：指定c++文件的擴展名
LOCAL_MODULE := ndkfoo
LOCAL_SRC_FILES := ndkfoo.cc

LOCAL_LDLIBS += -llog -lvmsagent -lmpnet -lmpxml -lH264Android
指定需要加載一些別的什麼庫.

另：關於Android.mk文件的介紹和用法可以參考Google NDK提供的文檔，位置是ndk解壓目錄下的docs目錄下，Programmers_Guide/html/md_3__key__topics__building__chapter_1-section_8__android_8mk.html。

Android NDK開發(二)——從Hello World學起

NDK目錄簡單介紹

具體開發

1，NDK開發步驟

2，NDK開發具體實踐

1，創建一個Android工程，並且在Java代碼中聲明一個native方法：

2，創建jni目錄,編寫c代碼,方法名字要對應在c代碼中導入jni.h頭文件

3，編寫Android.mk文件

4，ndk編譯生成動態庫

5，Java代碼load 動態庫.調用native代碼

使用javah命令幫助生成方法簽名

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