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Android NDK 開發總結 - breakpointer

Android NDK 開發總結

一.安裝配置環境

1.安裝Android Studio，下載下傳路徑https://developer.android.com/studio/index.html?hl=zh-cn。我下載下傳的是Windows 64位內建Android SDK版本https://dl.google.com/dl/android/studio/install/2.3.2.0/android-studio-bundle-162.3934792-windows.exe?hl=zh-cn，不用單獨安裝Android SDK。因為公司支援通路Google，是以下載下傳很友善。

2.安裝完畢，下載下傳CMake，LLDB和NDK工具

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3.如果要使用Git版本控制，需要單獨下載下傳安裝包，官網位址https://git-scm.com/，安裝好後在Android Studio裡設定路徑

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然後可以指定下載下傳路徑擷取代碼，比如kotlin的代碼倉庫

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二.分析建立NDK工程

首先建立一個新工程，選擇Include C++Support

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打開工程，裡面有一個C++輸出字元串的例子

路徑在D:\Project\MyApplication\app\src\main\cpp\native-lib.cpp，代碼如下

#include <jni.h>
#include <string>

extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_example_myapplication_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv *env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

調用的檔案是MainActivity.java，路徑是D:\Project\MyApplication\app\src\main\java\com\example\myapplication\MainActivity.java，内容如下

package com.example.myapplication;

import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    // Used to load the \'native-lib\' library on application startup.
    static {
        System.loadLibrary("native-lib");
    }

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

        // Example of a call to a native method
        TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.sample_text);
        tv.setText(stringFromJNI());
    }

    /**
     * A native method that is implemented by the \'native-lib\' native library,
     * which is packaged with this application.
     */
    public native String stringFromJNI();
}

按Shift+F9，調試運作，選擇真機

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在手機端輸出如下

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預設對這個C++代碼是用CMake編譯的，CMakeLists.txt的路徑在D:\Project\MyApplication\app\CMakeLists.txt，内容精簡如下：

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
add_library( # Sets the name of the library.
             native-lib
             # Sets the library as a shared library.
             SHARED
             # Provides a relative path to your source file(s).
             src/main/cpp/native-lib.cpp )
find_library( # Sets the name of the path variable.
              log-lib
              # Specifies the name of the NDK library that
              # you want CMake to locate.
              log )
target_link_libraries( # Specifies the target library.
                       native-lib
                       # Links the target library to the log library
                       # included in the NDK.
                       ${log-lib} )

其中，#代表行注釋。大概意思是設定要編譯的庫名稱是native-lib，源代碼路徑是src/main/cpp/native-lib.cpp

在子產品的gradle檔案（注意不是項目的gradle檔案，前者的路徑是D:\Project\MyApplication\app\build.gradle，後者路徑是D:\Project\MyApplication\build.gradle）裡預設配置使用cmake檔案編譯

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三.按照CMake+gradle的方式編寫NDK程式

接下來我嘗試自己模仿用NDK寫一個C++的例子

編寫一個包含native方法的java類，如TestNative.java，路徑在D:\Project\MyApplication\app\src\main\java\com\example\myapplication\TestNative.java

代碼如下：

package com.example.myapplication;

public class TestNative {
    static {
        System.loadLibrary("NativeLib");
    }
    public static native String GetStr();
}

其中，NativeLib指定的是這個類要加載的庫的名稱，稍後我會生成這個庫，方法一定要用native修飾，而且為了不定義對象，把這個方法聲明為static類型，這樣可以直接用TestNative.GetStr()這樣的方式通路。

接下來需要生成對應的庫，首先要編寫C++檔案，有兩種方式，一種是使用Javah，生成頭檔案，對應頭檔案件編寫源代碼；另一種是根據jni生成函數的格式手動寫一個cpp即可，不用頭檔案，先在實作第一種：

輸入CMD使用控制台或者在Android Studio下方的Terminal終端，先cd找到目前TestNative.java檔案的位置

D:\Project\MyApplication>cd D:\Project\MyApplication\app\src\main\java\com\example\myapplication

D:\Project\MyApplication\app\src\main\java\com\example\myapplication>

然後輸入javac TestNative.java編譯生成class檔案

D:\Project\MyApplication\app\src\main\java\com\example\myapplication>javac TestNative.java

D:\Project\MyApplication\app\src\main\java\com\example\myapplication>

在D:\Project\MyApplication\app\src\main\java\com\example\myapplication下會生成一個TestNative.class檔案

然後cd到最上層包的路徑上，這點非常重要，是我反複嘗試帶包名的類執行java或javah的方法

執行javah，參數是帶包名的類

D:\Project\MyApplication\app\src\main\java\com\example\myapplication>cd D:\Project\MyApplication\app\src\main\java

D:\Project\MyApplication\app\src\main\java>javah com.example.myapplication.TestNative

D:\Project\MyApplication\app\src\main\java>

會在D:\Project\MyApplication\app\src\main\java路徑下生成com_example_myapplication_TestNative.h檔案，内容如下

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

#ifndef _Included_com_example_myapplication_TestNative
#define _Included_com_example_myapplication_TestNative
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_example_myapplication_TestNative
 * Method:    GetStr
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_myapplication_TestNative_GetStr
  (JNIEnv *, jclass);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

按照這個聲明編寫一個cpp，如如TestNative.cpp，路徑是在D:\Project\MyApplication\app\src\main\cpp\TestNative.cpp，包含該頭檔案，實作即可

#include <string>
#include "../java/com_example_myapplication_TestNative.h"

extern "C" {
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_myapplication_TestNative_GetStr
        (JNIEnv * env, jclass) {
    std::string str = "My First Native Test";
    return env->NewStringUTF(str.c_str());
}
}

第二種就是根據這樣的聲明特征，直接寫一個TestNative.cpp，注意函數命名方式一定要和用Javah生成的頭檔案的方法一緻，仔細觀察記住就行了。這樣不用使用javac和javah手動生成class檔案和頭檔案，但要包含jni.h頭檔案，代碼如下

#include <string>
#include <jni.h>

extern "C" {
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_myapplication_TestNative_GetStr
        (JNIEnv * env, jclass) {
    std::string str = "My First Native Test";
    return env->NewStringUTF(str.c_str());
}
}

然後修改CMakeLists.txt檔案，如下

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
add_library( NativeLib
             SHARED
             src/main/cpp/TestNative.cpp )
find_library( log-lib
              log )
target_link_libraries( NativeLib
                       ${log-lib} )

修改調用JNI的檔案，如下

package com.example.myapplication;

import android.support.v7.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);

        // Example of a call to a native method
        TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.sample_text);
        tv.setText(TestNative.GetStr());
    }
}

運作程式，在手機輸出

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用CMake方式，會在路徑D:\Project\MyApplication\app\build\intermediates\cmake\debug\obj下生成各種平台版本的so檔案，如armeabi中的libNativeLib.so，注意生成庫的名稱是在設定庫名稱前加了lib

三.按照ndk-build+gradle的方式編寫NDK程式

按照ndk-build的方式編譯，需要生成.mk檔案

在之前建立工程的基礎上

1.首先，要在D:\Project\MyApplication\app\src\main下建立jni檔案夾，在裡面建立Android.mk檔案，内容如下

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE = NativeLib

LOCAL_SRC_FILES := ../cpp/TestNative.cpp

LOCAL_LDLIBS := -landroid -llog -latomic

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

大體意思是指定目标庫的名稱，源代碼的路徑，可以對比CMakeLists.txt。

2.接在，在Android.mk的同級目錄下，建立Application.mk檔案，内容如下

APP_STL := c++_static

即說明使用C++的版本，具體可以參考https://developer.android.com/ndk/guides/cpp-support.html#runtimes

注意在使用C++時要建立Application.mk檔案，寫上C++版本，直接寫在Android.mk不行，否則會提示STL的庫找不到

3.修改gradle的編譯方式為ndkBuild，内容如下

用ndk-build的方式，會在路徑D:\Project\MyApplication\app\build\intermediates\ndkBuild\debug\obj\local\下生成各種平台版本的so檔案

四.設定指定平台版本的庫

1.清理掉D:\Project\MyApplication\app\build下的檔案夾

2.在子產品的build.gradle檔案中添加如下：

就隻會生成libNativeLib.so了。

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