初識Android NDK

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本文介紹Windows環境下搭建Android NDK開發環境，並建立一個簡單的使用Native代碼的Android Application。

一、環境搭建

二、JNI函數綁定

三、例子

 

一、環境搭建

1. 作業系統：Windows7 64位

2. 安裝Java，最新的JDK8貌似還不支援，敢於折騰的同學可以試試，下載JDK7安裝即可，別忘了添加JDK的bin目錄到PATH環境變數。http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk7-downloads-1880260.html。"jdk-7u71-windows-x64.exe"

3. 下載Android ADT Bundle，https://developer.android.com/sdk/index.html。"adt-bundle-windows-x86_64-20140702.zip"

4. [可選]使用SDK Manager更新到最新，本文編輯之時API Level已經更新到21了。

5. 下載NDK開發包，解壓即可，路徑要固定不要輕易改動，因為Eclipse的NDK外掛程式會配置這個路徑。https://developer.android.com/tools/sdk/ndk/index.html。"android-ndk-r10b"

6. 安裝NDK外掛程式，在Eclipse中，開啟菜單Help>Install New Software，Work with裡用下拉式功能表選擇Android Developer Tools Update Site，下面就會出現Developer Tools的分組，展開選擇Android Native Development Tool，點擊Finish安裝。不用選擇Developer Tools裡面其他的外掛程式，它們已經安裝好了。

從NDK r7開始就不需要使用cygwin了，因此以上就是所有的環境搭建步驟。

 

二、JNI函數綁定

先在Eclipse中建立一個Android Project。然後添加Native支援，在Project Explorer中右鍵選擇建立的工程，在菜單中選擇Android Tools>Add Native Support，會自動建立好JNI目錄和Android.mk，以及配置好C\C++ Include路徑。

JNI中Java方法調用Native方法的綁定有兩種方法：一種是自動綁定，只需要C函數名和Java方法名稱按照一定的規則能匹配上就能自動綁定。可以通過javah工具將綁定的規則都處理好，產生標頭檔方便使用，也可以根據規則自己定義函數，不使用產生標頭檔的方法。具體的規則是：

1. C函數要加上首碼"Java_"。

2. Java中package路徑中的圓點要轉換成底線，類名和方法名都保持原樣，用底線隔開。

3. C方法中比Java方法多了兩個參數放在最前面，JNIEnv*和jobject。前者是起到C代碼和Java代碼互動作用的一個結構體指標，後者是調用這個函數的Java對象在C代碼中的代表。

4. Java調用Native方法還涉及到參數和傳回值的傳遞，Java中的類型會轉換為C中的對應類型，可以精確對應的類型有基礎資料型別 (Elementary Data Type)（如jint, jdouble）、數組（如jintArray）、String（jstring），其他類型一律當做Object（jobject）。

例如Java中定義的一個Activity的類：

package com.example.myhellojni;public class MyHelloJniActivity extends Activity {    private native String getNativeString();}

在C檔案中的對應函數：

jstring Java_com_example_myhellojni_MyHelloJniActivity_getNativeString(JNIEnv* env, jobject thiz) {    return ...;}

還有一種動態註冊的方法，使得C代碼定義的函數不必遵守命名規則也可以與Java中的方法綁定起來。這種綁定是在C代碼中實現的，需要在載入這個動態連結程式庫的時候的回呼函數JNI_OnLoad中註冊。註冊方法見代碼：

#include <jni.h>#include <stdlib.h>
// 要綁定到Java的native方法jstring ajey_getNativeString(JNIEnv* env, jobject thiz) {    return (*env)->NewStringUTF(env, "what? this is a native string!!!!");}// 計算數組大小的小技巧，只能用於數組，不能用於指標（因為指標的sizeof得不到指標指向記憶體的大小）#define SIZE_OF_ARRAY(array)  (sizeof(array)/sizeof(array[0]))static JNINativeMethod gMethods[] = { // 這個結構體數組是傳給register函數的參數，定義了java方法和C函數的對應關係
    // 成員依次是java方法名稱、參數和傳回值簽名字串、對應的C函數名    { "getNativeString", "()Ljava/lang/String;", (void*)ajey_getNativeString },};static int registerNatives(JNIEnv* env) {
    // 先找到java的class。注意gMethods中並沒有定義是哪個類的方法，需要在註冊的時候指明。    jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/ajeyone/myhellojni/MyHelloJniActivity");    if (clazz == NULL) {        return JNI_FALSE;    }
    // 這一步是真正註冊的地方    if ((*env)->RegisterNatives(env, clazz, gMethods, SIZE_OF_ARRAY(gMethods)) < 0) {        return JNI_FALSE;    }    return JNI_TRUE;}jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {    JNIEnv* env = NULL;
    // 第一步擷取JNIEnv    if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {        return -1;    }    // 第二步註冊    if (!registerNatives(env)) {        return -1;    }    // 成功返回表示JNI version的常量，失敗返回-1    return JNI_VERSION_1_4;}

以上代碼有一個奇怪的地方：env指標（vm指標也是這樣）使用這種方式來調用函數：(*env)->function(env, ...)，原因是JNIEnv實際上是typedef定義的指標類型，那麼JNIEnv* env就是二級指標，因此需要(*env)->的方式來使用；而且有點像C++中對象成員函數的調用，但這些代碼不是用C++編譯的而是用C編譯的，實際上是結構體中定義了函數指標，所以需要將"this"指標顯式地傳遞過去，也就是env本身。jni.h中也為C++定義了基於對象的訪問JNIEnv的方式，實際上是對C函數的封裝，使其在C++中更容易使用，如果你的代碼是寫在cpp檔案中的，那麼使用的就是C++對象的方式，這時JNIEnv不再是一個typedef的指標，而是一個類類型，直接使用env->function(...)就行了，而且也不需要將env當做第一個參數傳遞給function。

 

三、例子

使用Android Tools>Add Native Development Support的時候，將Library名稱定義成MyHelloJni。需要注意的是不要忘記寫載入動態庫的代碼，否則肯定是找不到Native方法的。在Eclipse中C\C++代碼不會在儲存時自動編譯，需要自己在菜單中選擇Build或者在運行App時觸發編譯。

前面Java代碼中Activity的全部內容：

package com.ajeyone.myhellojni;import android.app.Activity;import android.os.Bundle;import android.widget.TextView;public class MyHelloJniActivity extends Activity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);TextView text = new TextView(this);
text.setText(getNativeString());setContentView(text); // 保持簡單，未使用layout檔案}private native String getNativeString();static { // 放在這裡是一般的做法，如果有需求可以在其他地方載入System.loadLibrary("MyHelloJni"); // 千萬不要忘了載入動態庫}}

 

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