JNI和NDK编程入门

本文AndroidStudio版本 3.2.1

JNI开发流程

1. 编写java部分

Java中声明native方法
/home/nan/Work/jniProject/com/nan/JniTest.java

package com.nan;
import java.lang.System;
public class JniTest {
        // 1. 加载动态库
    static {
        System.loadLibrary("jni-test");
    }

    public static void main(String[] args) {
        JniTest jniTest = new JniTest();
        System.out.println(jniTest.get());
        jniTest.set("hello world");
    }

    public native String get();
    public native void set(String str);
}

2. 编写jni部分

1. 编译java源文件得到class文件,通过javah命令到处jni的头文件

命令如下

nan@breeze:~/Work/jniProject$ javac com/nan/JniTest.java 
nan@breeze:~/Work/jniProject$ javah com.nan.JniTest

当前目录下会生成一个com_nan_JniTest.h头文件,用于编写对应jni cpp用
/home/nan/Work/jniProject/com_nan_JniTest.h

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

#ifndef _Included_com_nan_JniTest
#define _Included_com_nan_JniTest
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_nan_JniTest
 * Method:    get
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_nan_JniTest_get
  (JNIEnv *, jobject);

/*
 * Class:     com_nan_JniTest
 * Method:    set
 * Signature: (Ljava/lang/String;)V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_nan_JniTest_set
  (JNIEnv *, jobject, jstring);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

2. 实现jni方法

将com_nan_JniTest.h复制到jni目录下,接着创建test.cpp文件
/home/nan/Work/jniProject/jni/test.cpp

#include "com_nan_JniTest.h"
#include <stdio.h>

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_nan_JniTest_get
  (JNIEnv *env, jobject thiz) {
    printf("invoke get() in c++\n");
    return env->NewStringUTF("Hello from JNI!");
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_nan_JniTest_set
  (JNIEnv *env, jobject thiz, jstring string) {

    printf("invoke set() in c++\n");
    char* str = (char*)env->GetStringUTFChars(string,NULL);
    printf("%s\n",str);
    env->ReleaseStringUTFChars(string, str);
}

3. 编译so库

编译命令如下

nan@breeze:~/Work/jniProject/jni$ gcc -shared -I /usr/lib/jvm/java-7-openjdk-amd64/include -fPIC test.cpp -o libjni-test.so

jni目录下会生成libjni-test.so库文件.
注:
Ubuntu16.04,gcc为4.8时报如下错误.

gcc: error trying to exec 'cc1plus': execvp: No such file or directory

gcc切换为5.4.0时执行成功.

4. 执行java程序并调用native方法

nan@breeze:~/Work/jniProject$ java -Djava.library.path=jni com.nan.JniTest
invoke get() in c++
Hello from JNI!
invoke set() in c++
hello world

NDK开发流程

1. 手动ndk-build

1. 新建Android Project,并使用AndroidStudio下载ndk-bundle

新建Project->F4->SDK Location->Android NDK location->点击Download->完成后如图


Screenshot from 2018-12-06 20-00-49.png

2. 声明所需的native方法

通过MainActivity中的按钮点击后从native层获取字符串设置给TextView,并给native层设置字符串

public class MainActivity extends Activity {
    public static final String TAG = "breeze";

    static {
        System.loadLibrary("jni-test");
    }

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        final TextView tvContent = findViewById(R.id.tv_content);
        Button btnCaller = findViewById(R.id.btn_call);
        btnCaller.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                tvContent.setText(get());
                set("I am from JniProject app!");
            }
        });
    }

    public native String get();

    public native void set(String str);
}

3. 编写native方法

在main目录下创建jni目录,创建test.cpp
/home/nan/AndroidStudioProjects/JniProject/app/src/main/jni/test.cpp

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

#ifndef _Included_com_nan_jniproject_MainActivity
#define _Included_com_nan_jniproject_MainActivity
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_nan_jniproject_MainActivity
 * Method:    get
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_nan_jniproject_MainActivity_get
  (JNIEnv * env, jobject thiz) {
    printf("invoke get in c++\n");
    return env->NewStringUTF("I am from Jni in libjni-test.so !");
}

/*
 * Class:     com_nan_jniproject_MainActivity
 * Method:    set
 * Signature: (Ljava/lang/String;)V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_nan_jniproject_MainActivity_set
  (JNIEnv * env, jobject thiz, jstring string){
    printf("invoke set in c++\n");
    char* str = (char*)env->GetStringUTFChars(string,NULL);
    printf("%s\n",str);
    env->ReleaseStringUTFChars(string,str);
}

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

没有独立的头文件,声明和实现均在test.cpp中. 但我们编写时可通过javah com.nan.jniproject.MainActivity先生成头文件,然后将其内容拷贝至test.cpp中,然后改下方法体即可.

4. 创建Android.mk编译规则为cpp文件

/home/nan/AndroidStudioProjects/JniProject/app/src/main/jni/Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
# 模块名称
LOCAL_MODULE := jni-test
# 源代码文件
LOCAL_SRC_FILES := test.cpp

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

5. 创建Application.mk来指定so库生成的目标CPU架构类型

armeabi-v7a最常用,故指定该类型
/home/nan/AndroidStudioProjects/JniProject/app/src/main/jni/Application.mk

APP_ABI := armeabi-v7a

6. 编译so库并运行Project

  1. ndk-build命令编译so库
nan@breeze:~/AndroidStudioProjects/JniProject/app/src/main$ ndk-build 
Android NDK: APP_PLATFORM not set. Defaulting to minimum supported version android-16.    
Android NDK: WARNING: APP_PLATFORM android-16 is higher than android:minSdkVersion 1 in ./AndroidManifest.xml. NDK binaries will *not* be compatible with devices older than android-16. See https://android.googlesource.com/platform/ndk/+/master/docs/user/common_problems.md for more information.    
[armeabi-v7a] Compile++ thumb: jni-test <= test.cpp
[armeabi-v7a] StaticLibrary  : libstdc++.a
[armeabi-v7a] SharedLibrary  : libjni-test.so
[armeabi-v7a] Install        : libjni-test.so => libs/armeabi-v7a/libjni-test.so

可以看到libjni-test.so已生成在libs目录下/home/nan/AndroidStudioProjects/JniProject/app/src/main/libs/armeabi-v7a/libjni-test.so

  1. AndroidStudio默认识别的so库文件夹main/jniLibs/,故我们在main下创建jniLibs目录,将刚才libs下生成的直接拷到该位置/home/nan/AndroidStudioProjects/JniProject/app/src/main/jniLibs/armeabi-v7a/libjni-test.so
  2. 除此外还需在Module的build.gradle配置参数如图
    Screenshot from 2018-12-07 09-46-11.png

    注意build.gradle中添加了sourceSets部分,关注注释1和2部分
  3. 运行代码
    这时代码可以正常运行,点击Button后会调用native函数并在TextView上显示"I am from Jni in libjni-test.so !"

2. AndroidStudio自动ndk-build

手动写cpp没有任何提示功能,且编译移动文件繁琐,通过AndroidStudio配置可实现一键编译运行,代码回到初识创建状态,一步一步来.

1. 声明所需native方法(同上)

2. 创建jni Folder

Screenshot from 2018-12-07 10-13-15.png

创建后就会在Project视图下多出cpp文件夹,这个里面就是用来写c++的

3. 编写Android.mk

在cpp文件夹下编写Android.mk,可以将上面的Android.mk直接考入即可.先将源文件注释掉,因为还没有c++文件,待编写后加入即可

4. 编写c++文件

首先配置自动编译且可以编写c++有提示功能

File->Link C++ Project with Gradle->Build System选项选择ndk-build方式->Project path选择Android.mk文件->OK 这时Studio就会自动编译
这时可以cpp下创建c++文件进行编写,已经有提示功能了哦,也可以直接将上面的test.cpp直接拷入,然后在Android.mk源文件进行指定. 这时已可以运行代码了

5. 运行程序

运行后产生的so库文件和第4步配置后的build.gradle的变化一并展示,如图


Screenshot from 2018-12-07 10-44-10.png

可以发现AndroidStudio默认会生成如图4个cpu架构的so库. 对于build.gradle只多出了注释1的部分.

6. AndroidStudio指定so库CPU架构

build.gradle中配置

android {
    compileSdkVersion 28
    defaultConfig {
        applicationId "com.nan.jniproject"
        minSdkVersion 19
        targetSdkVersion 28
        versionCode 1
        versionName "1.0"
        testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
        // 1. 添加该部分  {
        ndk {
            abiFilters 'armeabi-v7a' // , ‘arm64-v8a’, ‘x86’, ‘x86_64’
        }
        // }
    }
    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
        }
    }

    externalNativeBuild {
        ndkBuild {
            path file('src/main/jni/Android.mk')
        }
    }
}

注释1部分就加入了指定cpu类型,指定armeabi-v7a,如果要支持其他加入即可,armeabi-v7a基本上涵盖了市面上绝大部分手机.
注意ndk{}必须放在defaultConfig下,否则报如下错.

Could not find method ndk() for arguments

至此开发流程我们就清楚了!!!

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