如何測試並調試基於 NDK 的 Android 應用

本文概述了如何為 x86 平台測試和調試基於 NDK 的應用。 本文將從頭至尾完整展示如何建立樣本應用，並示範如何測試和調試。

1. 開發環境

請確保已安裝了 Android 應用開發環境。 如果尚未安裝，請查看 Android 開發人員網站上的說明[1]。 在下文中，我們僅列出了所需的主要組件。

• Android SDK： Android 軟體開發套件可提供必要的工具和庫，協助開發在基於 Android 的裝置上啟動並執行應用。
• Android NDK： Android NDK 是一款支援您在 Android 應用中嵌入使用原生代碼的組件的工具套件。

在該樣本中，我們僅需要上述兩個組件，但是如果您想要使用 IDE，則需要下載並安裝下列組件：

Eclipse*：多重專案中的常用 IDE，包括通過安裝 ADT 外掛程式獲得的 Android 項目。

ADT： Android 開發工具套件，面向 Eclipse 的外掛程式。

CDT： C/C++ 開發工具套件 — 如果您希望在 Eclipse 中構建 C/C++ 代碼。

Cygwin*： Cygwin 是可為 Windows* 提供 Linux* 介面（look-and-feel）環境的工具集。 在 Windows OS 中，我們需要用它運行“ndk-build”來構建原生代碼。

2. 測試環境

對於 x86 平台目標，需要使用基於 x86 的裝置或 x86 模擬器進行測試。 隨著今年四月 IA 手機的上市，如 Lava Xolo X900 和 Lenovo K800，採用 Android 的 x86 平板電腦和手機將越來越普遍。 對於沒有 x86 裝置需要測試的使用者，使用 x86 模擬器即可。 Android SDK 管理器可用於安裝 x86 模擬器，且面向英特爾淩動平台的 Android 4.0.3 和 Android 2.3.3 映像已在官方軟體版本中提供。 請見圖 1 和 2。

圖 1. 面向 Android* 4.0.3 的英特爾 淩動? x86 系統映像

圖 2. 面向 Android* 2.3.3 的英特爾 淩動? x86 系統映像

對於無法在官方版本中找到的 Android 版本，請嘗試從 Android 原始碼構建並將其放入相應的檔案夾下（例如對於 Android 2.3.3，放在 $ANDROID_NDK_ROOT/platforms/android-10/images/ 下）。

英特爾 硬體加速執行管理器（英特爾 HAXM）也可協助開發人員獲得更快的 Android 類比速度。 HAXM 是一個硬體輔助虛擬化引擎（管理程式）,該引擎可以使用英特爾 虛擬化技術 (IntelVT) 加快主機上的 Android 應用類比速度。 配合使用英特爾提供的 Android x86 模擬器映像和正式版的 Android SDK 管理器，HAXM 可以協助您在英特爾 VT 支援的系統上更快地進行類比。

圖 3.英特爾 硬體加速執行管理器

3. 編寫範例程式碼

現在，我們將建立一個名為 CPUIdApp [3] 的簡單應用，它可以返回主機 CPU 的主要特性。 原生代碼有兩種主要功能：一種是擷取 CPU 資訊；另一種是分析字串。 您可以將其寫入 cpuid.c 檔案，在 Linux 作業系統中使用 gcc 構建，或在 Windows 作業系統中使用 Cygwin 構建。 運行樣本應用後，解析的 CPU ID 資訊將會出現在螢幕上。 我們的目的是在樣本活動中展示解析的 CPU ID 資訊。 關於如何建立該項目的更多詳細資料，請參閱 [1, 4]。

第一步是建立一個 Android 項目。 請從附件的 cupid.c 中查看原始碼。

$mkdir jni-cpuid && cd jni-cpuid

該命令將建立一個簡單的“Hello World”Android 項目。

$android create project –package “com.test.cpuid� –activity “CPUIdApp� –path . –target “android-9�

為了實現我們的目標，我們需要將 src/com/test/cupid/CPUIdApp.java 更改為下列內容：

……    public void onCreate(Bundle savedInstanceState)    {        super.onCreate(savedInstanceState);TextView tv = new TextView(this);   //create a TextView as a container for the resulttv.setText(cpuid_get());  //get parsed CPU ID information from native function and set to tvsetContentView(tv);    } private static native String cpuid_get();  //declare a native function but do not implementstatic { System.loadLibrary("cpuid"); }   //load the native library contains the native function we need}

下一步是在原生代碼中實現 cupid_get 功能。

$ant debug
$javah –d jni –classpath bin/classes com.test.cpuid.CPUIdApp

然後系統將自動建立包含 com_test_cpuid_CPUIdApp.h 的 jni 目錄，並在標頭檔中聲明需要實現的功能。

JNIEXPORT  jstring  JNICALL  Java_com_test_cpuid_CPUIdApp_cpuid_1get  (JNIEnv *, jclass);

然後，將 cupid.c 移至 jni 並建立一個 com_test_cpuid_CPUIdApp.c 檔案來實現 Java_com_test_cpuid_CPUIdApp_cpuid_1get 功能。

#include "com_test_cpuid_CPUIdApp.h"extern void cpuid_parse(char *buf); JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_cpuid_CPUIdApp_cpuid_1get(JNIEnv *env, jclass jc){        char buf[1024];        cpuid_parse(buf);        return (*env)->NewStringUTF(env, buf);}The last step is to create Android.mk file for building the native code in the next session.LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS)LOCAL_MODULE    := cpuidLOCAL_SRC_FILES := cpuid.c com_test_cpuid_CPUIdApp.cinclude $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

4. 在 x86 模擬器上構建、部署和測試

現在開始運行 “ndk-build”來構建原生代碼吧。 如要為 x86 架構構建，需要將 “APP_ABI=x86”添加為參數或 Android.mk 檔案上。

$ndk-build APP_ABI=x86

Compile x86    : cpuid <= cpuid.cCompile x86    : cpuid <= com_test_cpuid_CPUIdApp.cSharedLibrary  : libcpuid.soInstall        : libcpuid.so => libs/x86/libcpuid.so 

然後使用 “ant” 構建整個項目。 請在構建項目前先清理項目。

$ant clean && ant debug

CPUIdApp-debug.apk 將在“bin”目錄中建立並可通過“adb install”命令進行安裝。

$adb install bin/CPUIdApp-debug.apk

最後，在模擬器中運行 CPUIdApp 來查看輸出。

5. 調試以檢查錯誤

有兩種方式可以調試 Android NDK 應用： adb logcat and ndk-gdb. 我們將在本部分討論這兩種方法。

5.1 使用 adb logcat 擷取日誌輸出

對於基於 Java* 的應用，如果使用了 Log.d()，可以通過運行“adb logcat”來擷取日誌資訊。 運行 “adb logcat”命令時，也會顯示其它應用和系統的日誌。

運行我們之前在模擬器上建立的 CPUIdApp 後，將會出現一個錯誤對話方塊，應用將崩潰。 使用“adb logcat”檢查出現了什麼問題。

$adb logcat

…D/dalvikvm( 1616): No JNI_OnLoad found in /data/data/com.test.cpuid/lib/libcpuid.so 0xb49300f8, skipping initW/dalvikvm( 1616): No implementation found for native Lcom/test/cpuid/CPUIdApp;.cpuid_get ()Ljava/lang/String;…

日誌表示 Lcom/test/cupid/CPUIdApp.cpuid_get 功能未實現。 在 jni/com_test_cpuid_CPUIdApp.c 中檢查代碼後，我們發現 Java_com_example_cpuid_CPUIdApp_cpuid_1get 應命名為 Java_com_test_cpuid_CPUIdApp_cpuid_1get。 請注意， Typos 是開發中經常會出現的一個問題。 因此，需要在 jni/com_test_cpuid_CPUIdApp.c 中將 Java_com_example_cpuid_CPUIdApp_cpuid_1get 重新命名為 Java_com_test_cpuid_CPUIdApp_cpuid_1get 並重新構建該項目。

$ndk-build APP_ABI=x86
$ant clean && ant debug
$adb install –r bin/CPUIdApp-debug.apk

然後，在模擬器中重新運行 CPUIdApp。 正常輸出如所示。 如果您希望瞭解這些 CPUID 作業碼的具體資訊，請參閱 [4, 10]。

圖 4. CPUIdApp 結果

如欲瞭解其他資訊，可使用 android.util.Log 提供的一系列 Log.*() 功能來列印所需資訊。 這在 Java 檔案中非常簡單：

…import android.util.Log;…Log.d(“CPUIdApp”, “try to get cupid_get…”);  //print useful information as needed…

重新構建並運行 CPUIdApp 後，同樣使用“adb logcat”擷取日誌輸出：

D/CPUIdApp( 2327): try to get cpuid_get...

事實上，它不僅能夠在 Java 代碼中使用，也能夠在 C/C++ 代碼中使用。 按照下列方式修改 com_test_cpuid_CPUIdApp.c：

…#include <android> #define LOGI(...) ((void)__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, “CPUIdApp”, __VA_ARGS__)) … JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_test_cpuid_CPUIdApp_cpuid_1get(JNIEnv *env, jclass jc) {         char buf[1024];         cpuid_parse(buf);         LOGI("cpuid_1get buf value: "); //the same way in native side to print useful information         LOGI(buf);         return (*env)->NewStringUTF(env, buf); } To build this, we need to modify Android.mk, by adding: LOCAL_LDLIBS := -llog LOCAL_C_INCLUDES += system/core/include/cutils LOCAL_SHARED_LIBRARIES := libcutils </android>

然後：

$ndk-build APP_ABI=x86 && ant clean && ant debug && adb install –r bin/CPUIdApp-debug.apk

運行後您將會獲得下列日誌資訊：

I/CPUIdApp( 2475): cpuid_1get buf value:
I/CPUIdApp( 2475): CPUID Features(EAX=1): ECX = 0x00000201 EDX = 0x0781abfd
I/CPUIdApp( 2475): HT - NO
I/CPUIdApp( 2475): VT - NO
I/CPUIdApp( 2475): SSE - YES
I/CPUIdApp( 2475): SSE2 - YES
I/CPUIdApp( 2475): SSE3 - YES
I/CPUIdApp( 2475): SSSE3 - YES
I/CPUIdApp( 2475): SSE41 - NO
I/CPUIdApp( 2475): SSE42 - NO
I/CPUIdApp( 2475): AES - NO
I/CPUIdApp( 2475): AVX - NO

5.2 使用 ndk-gdb 調試 C/C++ 代碼

Android NDK r4 採用了一個名為 “ndk-gdb”的輔助 shell 指令碼，以便能夠在 NDK 產生的機器代碼中輕鬆啟動原生偵錯工作階段。 指令碼位於 NDK 的頂級目錄，可通過應用項目目錄或其他子目錄中的命令列來調用。

我們試一下：

在項目目錄的根目錄中，運行“ndk-gdb --start”，以下的輸出將會出現在終端上：

發現的可調試標記： false
錯誤： 軟體包 com.test.cpuid 不可調試！ 您可以通過以下兩種方式進行修複：
— 調用“ndk-build”時，使用 NDK_DEBUG=1 重新構建。
— 修改您的清單以設定 android：將可調試屬性設定為“true”，然後按照正常步驟重新構建。

使用上述兩種方式： 1）修改清單，並在應用標籤中添加 android:debuggable=”true” ；並 2） 通過運行 “ndk-build APP_ABI=x86 NDK_DEBUG=1” 進行重新構建。

$ ndk-build APP_ABI=x86 NDK_DEBUG=1
$ ant clean && ant debug && adb install –r bin/CPUIdApp-debug.apk
$ndk-gdb –start com.test.cpuid.CPUIdApp –force –verbose

應用被啟動，並將顯示：

……and track explicitly loaded dynamic code.0xb7eb2ff9 in __futex_syscall4 ()   from /home/user/labs/cpuid/obj/local/x86/libc.so(gdb)

所有“gdb”命令均可用於調試原生代碼。 有時，在我們看到 “gdb”提示前，原生部分已完成。 此時，在 src/com/test/cpuid/CPUIdApp.java 處添加 “android.os.Debug.waitForDebugger()”：

…import android.os.Debug;…        Log.d("CPUIdApp", "waiting for debug ...");        android.os.Debug.waitForDebugger();  //make app pause        Log.d("CPUIdApp", "try to get cpuid_get...");        tv.setText(cpuid_get());…

通過這種方式，我們可以對 cupid_get() 功能進行調試並獲得更多詳細資料。

6. 結論

在本文中，我們藉助簡單的樣本應用介紹了基於 Android NDK 的應用的建立、安裝、測試和調試。您可以在真正的 x86 裝置或 x86 模擬器上，並通過“adb logcat”和 Android SDK/NDK 工具中提供的“ndk-gdb”命令來測試應用。 這些裝置可在真正的 x86 裝置或 x86 模擬器上測試，並可通過 “adb logcat”（由 Android SDK/NDK 工具提供）進行調試。

使用“adb logcat”擷取簡單資訊或與系統相關的資訊。

如欲瞭解詳細資料，需要使用“ndk-gdb”。

我們僅介紹了如何通過命令列執行這些步驟，對於想要使用 Eclipse 的開發人員，請參閱 [7 和 8]。

參考：

[1] Android 開發人員網站。 http://developer.android.com/index.html

[2] 樣本 NDK 應用。 http://developer.android.com/sdk/ndk/overview.html#samples=

[3] 英特爾硬體加速執行管理器安裝指南。 http= ://redfort-software.intel.com/en-us/articles/installation-instructions-fo= r-intel-hardware-accelerated-execution-manager-windows/

[4] Wiki 上有關 CPUID opcode 的資訊。 http://en.wikipedia.org/wiki/CPUID

[5] 面向英特爾架構的基於 NDK 的 Android 應用。 http://redfort-software.intel.com/en= -us/articles/creating-and-porting-ndk-based-android-apps-for-ia/

[6] 藉助 ndk-debug 使用 cgdb。 http://mhandroid.wordpress.com/2011/01/23/using-cgdb-with-= ndk-debug-and-cgdb-tutorial/

[7] 使用用於 Android C/C++ 調試的 Eclipse。 http://mhandroid.wordpress.com/2011/01/23/using-eclipse-fo= r-android-cc-debugging/

[8] 使用用於 Android C/C++ 開發的 Eclipse。 http://mhandroid.wordpress.com/2011/01/23/using-eclipse-fo= r-android-cc-development/

[9] 面向英特爾架構的 Android NDK。 htt= p://redfort-software.intel.com/en-us/articles/ndk-for-ia/

[10] 英特爾 64 和 IA-32 架構開發人員手冊： Vol.2A. http://ww= w.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/64-ia-32-archit= ectures-software-developer-vol-2a-manual.html

[11] NDK-GDB 介紹。 http://source-android.frandroid.com/ndk/docs/NDK-GDB.html

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