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Android：JNI 与 NDK到底是什么

前言

在 Android 开发中，使用 NDK 开发的需求正逐渐增大
但很多人却搞不懂 JNI 与 NDK 到底是怎么回事
今天，我将先介绍 JNI 与 NDK & 之间的区别，手把手进行 NDK 的使用教学，希望你们会喜欢

1. JNI介绍

1.1 简介

定义： Java Native Interface ，即 Java 本地接口
作用：使得 Java 与本地其他类型语言（如 C、C++ ）交互

即在 Java 代码里调用 C、C++ 等语言的代码或 C、C++ 代码调用 Java 代码
特别注意：
1. JNI 是 Java 调用 Native 语言的一种特性
2. JNI 是属于 Java 的，与 Android 无直接关系

1.2 为什么要有 JNI

背景：实际使用中， Java 需要与本地代码进行交互
问题：因为 Java 具备跨平台的特点，所以 Java 与本地代码交互的能力非常弱
解决方案：采用 JNI 特性增强 Java 与本地代码交互的能力

1.3 实现步骤

在 Java 中声明 Native 方法（即需要调用的本地方法）
编译上述 Java 源文件javac（得到 .class 文件）
通过 javah 命令导出 JNI 的头文件（ .h 文件）
使用 Java 需要交互的本地代码实现在 Java 中声明的 Native 方法

如 Java 需要与 C++ 交互，那么就用 C++ 实现 Java 的 Native 方法
编译 .so 库文件
通过 Java 命令执行 Java 程序，最终实现 Java 调用本地代码

更加详细过程请参考本文第4节：具体使用

2. NDK介绍

2.1 简介

定义： Native Development Kit ，是 Android 的一个工具开发包

NDK是属于 Android 的，与 Java 并无直接关系
作用：快速开发 C 、 C++ 的动态库，并自动将 so 和应用一起打包成 APK
即可通过 NDK 在 Android 中使用 JNI 与本地代码（如C、C++）交互
应用场景：在Android的场景下使用JNI

即 Android 开发的功能需要本地代码（C/C++）实现
特点

Android：JNI 与 NDK到底是什么

额外注意

Android：JNI 与 NDK到底是什么

2.2 使用步骤

配置 Android NDK 环境
创建 Android 项目，并与 NDK 进行关联
在 Android 项目中声明所需要调用的 Native 方法
使用 Android 需要交互的本地代码实现在 Android 中声明的 Native 方法

比如 Android 需要与 C++ 交互，那么就用 C++ 实现 Java 的 Native 方法
通过 ndk - bulid 命令编译产生 .so 库文件
编译 Android Studio 工程，从而实现 Android 调用本地代码

更加详细过程请参考本文第4节：具体使用

3. NDK与JNI关系

Android：JNI 与 NDK到底是什么

4. 具体使用

本文根据版本的不同介绍了两种在 Android Studio 中实现 NDK 的方法： Android Studio 2.2 以下 & 2.2以上

4.1 `Android Studio` 2.2 以下实现NDK

步骤如下
1. 配置 Android NDK 环境
2. 关联 Andorid Studio 项目与 NDK
3. 创建本地代码文件（即需要在 Android 项目中调用的本地代码文件）
4. 创建 Android.mk 文件 & Application.mk 文件
5. 编译上述文件，生成 .so 库文件，并放入到工程文件中
6. 在 Andoird Studio 项目中使用 NDK 实现 JNI 功能
步骤详解

步骤1：配置 Android NDK环境

具体请看文章手把手教你配置Android NDK环境

步骤2：关联Andorid Studio项目与 NDK

当你的项目每次需要使用 NDK 时，都需要将该项目关联到 NDK
1. 此处使用的是 Andorid Studio ，与 Eclipse 不同
2. 还在使用 Eclipse 的同学请自行查找资料配置
具体配置如下

a. 在 Gradle 的 local.properties 中添加配置

ndk.dir=/Users/Carson_Ho/Library/Android/sdk/ndk-bundle

若 ndk 目录存放在 SDK 的目录中，并命名为 ndk-bundle ，则该配置自动添加

Android：JNI 与 NDK到底是什么

b. 在 Gradle 的 gradle.properties 中添加配置

android.useDeprecatedNdk=true 
// 对旧版本的NDK支持

Android：JNI 与 NDK到底是什么

c. 在 Gradle 的build.gradle添加ndk节点

Android：JNI 与 NDK到底是什么

至此，将Andorid Studio的项目与 NDK 关联完毕
下面，将真正开始讲解如何在项目中使用NDK

步骤3：创建本地代码文件

即需要在Android项目中调用的本地代码文件

此处采用 C++ 作为展示

test.cpp

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

extern "C"
{

    JNIEXPORT jstring JNICALL Java_scut_carson_1ho_ndk_1demo_MainActivity_getFromJNI(JNIEnv *env, jobject obj ){
       // 参数说明
       // 1. JNIEnv：代表了VM里面的环境，本地的代码可以通过该参数与Java代码进行操作
       // 2. obj：定义JNI方法的类的一个本地引用（this）
    return env -> NewStringUTF("Hello i am from JNI!");
    // 上述代码是返回一个String类型的"Hello i am from JNI!"字符串
    }
}

此处需要注意：

如果本地代码是 C++ （ .cpp 或者 .cc ），要使用 extern "C" { } 把本地方法括进去
JNIEXPORT jstring JNICALL 中的 JNIEXPORT 和 JNICALL 不能省
关于方法名 Java_scut_carson_1ho_ndk_1demo_MainActivity_getFromJNI
1. 格式 = Java _包名 _ 类名_Java需要调用的方法名
2. Java 必须大写
3. 对于包名，包名里的 . 要改成 _ ， _ 要改成 _1

如我的包名是： scut.carson_ho.ndk_demo ，则需要改成 scut_carson_1ho_ndk_1demo

最后，将创建好的test.cpp文件放入到工程文件目录中的 src/main/jni 文件夹

若无 jni 文件夹，则手动创建。

下面我讲解一下JNI类型与Java类型对应的关系介绍

步骤4：创建Android.mk文件

作用：指定源码编译的配置信息

如工作目录，编译模块的名称，参与编译的文件等
具体使用

Android.mk

LOCAL_PATH       :=  $(call my-dir)
// 设置工作目录，而my-dir则会返回Android.mk文件所在的目录

include              $(CLEAR_VARS)
// 清除几乎所有以LOCAL——PATH开头的变量（不包括LOCAL_PATH）

LOCAL_MODULE     :=  hello_jni
// 设置模块的名称，即编译出来.so文件名
// 注，要和上述步骤中build.gradle中NDK节点设置的名字相同

LOCAL_SRC_FILES  :=  test.cpp
// 指定参与模块编译的C/C++源文件名

include              $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
// 指定生成的静态库或者共享库在运行时依赖的共享库模块列表。

最后，将上述文件同样放在`src/main/jni`文件夹中。

步骤5：创建Application.mk文件

作用：配置编译平台相关内容
具体使用

*Application.mk*

APP_ABI := armeabi
// 最常用的APP_ABI字段：指定需要基于哪些CPU平台的.so文件
// 常见的平台有armeabi x86 mips，其中移动设备主要是armeabi平台
// 默认情况下，Android平台会生成所有平台的.so文件，即同APP_ABI := armeabi x86 mips
// 指定CPU平台类型后，就只会生成该平台的.so文件，即上述语句只会生成armeabi平台的.so文件

最后，将上述文件同样放在`src/main/jni`文件夹中

步骤6：编译上述文件，生成.so库文件

经过上述步骤，在 src/main/jni 文件夹中已经有3个文件

Android：JNI 与 NDK到底是什么

打开终端，输入以下命令

// 步骤1：进入该文件夹
cd /Users/Carson_Ho/AndroidStudioProjects/NDK_Demo/app/src/main/jni 
// 步骤2：运行NDK编译命令
ndk-build

Android：JNI 与 NDK到底是什么

编译成功后，在 src/main/ 会多了两个文件夹 libs & obj ，其中 libs 下存放的是 .so 库文件

Android：JNI 与 NDK到底是什么

步骤7：在 `src/main/` 中创建一个名为 `jniLibs` 的文件夹，并将上述生成的so文件夹放到该目录下

要把名为 CPU 平台的文件夹放进去，而不是把 .so 文件放进去
如果本来就有.so文件，那么就直接创建名为 jniLibs 的文件夹并放进去就可以

Android：JNI 与 NDK到底是什么

步骤8：在Andoird Studio项目中使用NDK实现JNI功能

.so
Java

MainActivity.java

public class MainActivity extends AppCompatActivity  {

    // 步骤1:加载生成的so库文件
    // 注意要跟.so库文件名相同
    static {

        System.loadLibrary("hello_jni");
    }

    // 步骤2:定义在JNI中实现的方法
    public native String getFromJNI();

    // 此处设置了一个按钮用于触发JNI方法
    private Button Button;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        // 通过Button调用JNI中的方法
        Button = (Button) findViewById(R.id.button);
        Button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                Button.setText(getFromJNI());

            }
        });
    }

主布局文件：activity_main.xml

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
    android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
    tools:context="scut.carson_ho.ndk_demo.MainActivity">

    // 此处设置了一个按钮用于触发JNI方法
    <Button
        android:id="@+id/button"
        android:layout_centerInParent="true"
        android:layout_width="300dp"
        android:layout_height="50dp"
        android:text="调用JNI代码" />

</RelativeLayout>