Android NDK 与 JNI 基础

本文章向大家介绍Android NDK基础，主要包括Android NDK基础使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项，具有一定的参考价值，需要的朋友可以参考一下。

Android JNI 学习(一) —— NDK与JNI基础
 Android JNI 学习(二) —— 实战JNI之“hello world”
Android JNI 学习(三) —— Java与Native相互调用
 Android JNI 学习(四) —— JNI的常用方法的中文API
Android JNI 学习(五) —— Demo演示

一、JNI 的概念（什么是 JNI？）

1、概念

JNI 全称 Java Native Interface，Java 本地接口。可以通过 JNI 调用系统提供的 API。

2、JNI 与 NDK 的区别

JNI：JNI 是一套编程接口，用来实现 Java 代码与本地 C / C++ 代码的交互。
NDK：NDK 是 Google 开发的一套开发和编译工具集，可以生成动态链接库，主要用于 Android 的 JNI 开发。

3、JNI 的作用

为什么需要 JNI ？因为在实际需求中，需要 Java 代码与 C/C++ 代码进行交互，通过 JNI 可以实现 Java 代码与 C/C++ 代码的交互

扩展： JNI 扩展了 JVM 能力，驱动开发，例如开发一个 wifi 驱动，可以将手机设置为无限路由。
高效：本地代码效率高，游戏渲染，音频视频处理等方面使用 JNI 调用本地代码，C 语言可以灵活操作内存。
复用：使用第三方库，现在许多第三方库都是由 C/C++ 库编写的，比如 Ffmpeg 。
特殊：产品的核心技术一般也采用 JNI 开发，不易破解。

二、JNI 两种注册方式

（一）、静态注册

开发流程如下：

在 Java 中先声明 native 方法。
编译 Java 源文件得到 .class 文件。
使用 Javah -jni 命令生成对应的头文件。
- 命令 javah -jni packagename.classname 生成由包名加类名命名的 jni 层头文件。
- 命令 javah -o custom.h packagename.classname，其中 custom.h 为自定义的文件名。
实现 JNI 里面的函数（生成 .c 文件），再在 Java 中通过 System.loadLibrary 加载 so 库。
PS：javah 是 JDK 自带的一个命令，-jni 参数表示将 class 中用到 native 声明的函数生成 JNI 规则的函数

Demo:

创建项目

首先创建一个 Android 项目，包名：com.itang.learn.p1_basic

创建引用本地库的工具类

创建一个 Java 类 NDKTools

package com.itang.learn.p1_basic;

public class NDKTools {
    public static native String stringFromJNI();
}

在 MainActivity 中调用 NDKTools 的 stringFromJNI() 方法

package com.itang.learn.p1_basic;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        ((TextView)findViewById(R.id.tvContent)).setText(NDKTools.stringFromJNI());
    }
}

获取classes文件
- 点击 AndroidStudio 中的 Make Project 或者 Rebuild Project 进行编译获取class文件。（Build --> Make Project 或者 Build --> Rebuild Project）
- 编译完成之后，按照如下目录寻找class文件:
  p1_basic\build\intermediates\javac\debug\compileDebugJavaWithJavac\classes\com\itang\learn\p1_basic
获取 .h 文件

点击 AndroidStudio 下面 Terminal，然后进入p1_basic\build\intermediates\javac\debug\compileDebugJavaWithJavac\classes 目录下，然后执行命令：javah -jni com.itang.learn.p1_basic.NDKTools 。如果一切顺利则会在p1_basic\build\intermediates\javac\debug\compileDebugJavaWithJavac\classes 下面生成com_itang_learn_p1_basic_NDKTools.h文件。如下图：

NDKTools.h

内容如下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_itang_learn_p1_basic_NDKTools */

#ifndef _Included_com_itang_learn_p1_basic_NDKTools
#define _Included_com_itang_learn_p1_basic_NDKTools
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_itang_learn_p1_basic_NDKTools
 * Method:    stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_itang_learn_p1_1basic_NDKTools_stringFromJNI(JNIEnv *, jclass);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

增加对应的 .c 文件

在工程 main 目录下创建 jni 文件夹，然后将刚刚生成的 .h 剪切过来。然后再在 jni 目录下生成一个 .c 文件 ndkdemo.c

#include "com_itang_learn_p1_basic_NDKTools.h"

JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_itang_learn_p1_1basic_NDKTools_stringFromJNI(JNIEnv *env, jclass clsss){
      return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello World, 我的第一行NDK代码");
}

添加并编写Android.mk文件

在jni目录下生成一个Android.mk文件，内容如下：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := ndkdemo-jni

LOCAL_SRC_FILES :=ndkdemo.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

修改相关配置文件

local.properties 文件中添加 NDK 路径

ndk.dir=D\:\\Sdk\\ndk-bundle
sdk.dir=D\:\\Sdk

修改 app module 目录下的 build.gradle 文件，内容如下：

apply plugin: 'com.android.application'

android {
    compileSdkVersion 27
    defaultConfig {
        applicationId "com.zf.ndkdemo"
        minSdkVersion 18
        targetSdkVersion 27
        versionCode 1
        versionName "1.0"
        testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
        ndk{
            moduleName "ndkdemo-jni"
            abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "x86"
        }
    }
    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
        }

        externalNativeBuild {
            ndkBuild {
                path 'src/main/jni/Android.mk'
            }
        }
        sourceSets.main {
            jni.srcDirs = []
            jniLibs.srcDirs = ['src/main/jniLibs']
        }

    }
}

dependencies {
    implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])
    implementation 'com.android.support:appcompat-v7:27.1.1'
    implementation 'com.android.support.constraint:constraint-layout:1.1.3'
    testImplementation 'junit:junit:4.12'
    androidTestImplementation 'com.android.support.test:runner:1.0.2'
    androidTestImplementation 'com.android.support.test.espresso:espresso-core:3.0.2'
}

gradle.properties 文件中添加： Android.useDeprecatedNdk=true

修改引用类 NDKTools

package com.itang.learn.p1_basic;

public class NDKTools {

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

    private NDKTools() {
    }

    public static native String stringFromJNI();
}

二、动态注册

开发流程如下：

编写 Java 的 native 方法；
编写 JNI 函数的实现（函数名随意）；
利用结构体 JNINativeMethod 保存 Java native 方法和 JNI 函数的对应关系；
利用 RegisterNatives(JNIEnv, jclass, const JNINativeMethod,jint) 注册类的所有本地方法；
第3、4步的代码在 JNI_OnLoad 方法中执行。
在编写 Java native 方法的类中通过 System.loadLibrary 加载 JNI 动态库，然后会自动调用 JNI_OnLoad 函数，完成动态注册。

三、JNI 数据类型映射

基本数据类型：

Java类型	本地类型（Native Type）	描述
boolean	jboolean	C/C++无符号8位整型（unsigned char）
byte	jbyte	C/C++带符号8位整型（char）
char	jchar	C/C+无符号16位整型（unsigned short）
short	jshort	C/C++带符号16位整型（short）
int	jint	C/C++带符号32位整型（int）
long	jlong	C/C++带符号64位整型（long）
float	jfloat	C/C++32位浮点型（float）
double	jdouble	C/C++64位浮点型（double）

基本数据类型的映射即在Java的基本数据类型前面添加 j 就是本地类型的基本数据类型

引用数据类型：

Java类型	本地类型（Native Type）	描述
Object	jobject	任何java对象
Class	jclass	Class类对象
String	jstring	字符串对象
Object[]	jobjectArray	任何对象的数组
boolean[]	jbooleanArray	布尔型数组
byte[]	jbyteArray	比特型数组
char[]	jcahrArray	字符型数组
short[]	jshortArray	短整型数组
int[]	jintArray	整型数组
long[]	jlongArray	长整形数组
float[]	jfloatArray	浮点型数组
double[]	jdoubleArray	双浮点型数组
void	void

注意：

应用数据类型不能在Native层使用，需要根据 JNI 函数转化后才能使用；
多维数组都是引用类型。

 //获得一维数组的类引用，即jintArray类型  
jclass intArrayClass = env->FindClass("[I");   
//构造一个指向jintArray类一维数组的对象数组，该对象数组初始大小为length，类型为 jintArray
jobjectArray obejctIntArray  =  env->NewObjectArray(length ,intArrayClass , NULL);

方法和变量的id

当Native要调用Java层方法的时候，需要通过JNI函数获取对应的id，根据id调用 JNI 函数获取该方法。变量同理。

id 结构如下：

struct _jfieldID;                       /* opaque structure */
typedef struct _jfieldID* jfieldID;     /* field IDs */

struct _jmethodID;                      /* opaque structure */
typedef struct _jmethodID* jmethodID;   /* method IDs */

$\color{gray}{ 未完待续…}$