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Android 中的 NDK 到底是什么?(详细解析+案例实战)

作者:愿天堂没有代码

NDK 提供了一系列的工具,帮助开发者快速开发 C (或 C++ )的动态库,并能自动将 so 和 java 应用一起打包成 apk;这些工具对开发者的帮助是巨大的

Android 中的 NDK 到底是什么?(详细解析+案例实战)

什么是 NDK ?

Android 原生开发包 NDK(Native Delopment kits )将用于 Android 平台上的 C++ 开发

Android NDK 是 Android 软件开发包(SDK)的相关工具集,用来扩展 Android SDK 的功能,从而是开发人员能够使用机器代码生成的编程语言(如 C、C++ 和汇编语言)实现一些对代码行要求较高的模块并将这些模块嵌入到 Android 应用程序中

众所周知,Android 程序运行在 Dalvik 虚拟机中,NDK 允许用户使用类似 C / C++ 之类的原生代码语言执行部分程序

NDK 的定义

  • Android NDK 不是一个单独的工具:它是一个包含API、交叉编译器、链接程序、调试器、构建工具、文档和实例应用程序的综合工具集
  • 在 Android 的官方文档上是这么解释 NDK 的:“原生开发套件 (NDK) 是一套工具,使您能够在 Android 应用中使用 C 和 C++ 代码,并提供众多平台库,您可使用这些平台库管理原生 Activity 和访问物理设备组件;例如传感器和轻触输入”
  • NDK 是一个 Android 官方提供的一个开发套件与 Android SDK 相对应,NDK 是原生开发套件,而 SDK 是 JAVA 开发套件。NDK 使得 Android 应用可以利用 C++ 语言高效的计算性能,进一步提升App的性能,降低延迟。

说道这里,大家肯定要问 NDK 有那些应用场景,我为什么要用 NDK 呢,用 JAV 不行吗?

下面列举一些NDK 的应用场景

重用一些现成的库,例如已经用 C/C++ 编写好的 openCV 库 前面提到的高性能计算,例如很多 Bitmap 的处理到放在 NDK 进行处理 一些敏感信息的保护,例如密钥等信息(密钥等信息还是要经过加盐才能放到 NDK 中,不然还是 会有别反编译的风险) 知道了应用场景,大家肯定已经摩拳擦掌准备试一试了,先别着急。欲善其事,先利其器;以下给出了开发 NDK 的三大利器;

NDK 的三大开发组件

  • NDK  Android 原生开发套件
  • CMAKE 外部编译工具
  • LLDB  原生代码调试工具

NDK 开发优点

  • 利用 NDK 开发的库,不容易被反编译,保密性,安全性都提高了
  • 很多开源工程和大工程都是 C/C++ 代码写的
  • C/C++ 的代码运行速度和效率都比 Java 快很多

Android NDK 开发步骤

(1)JNI 接口设计; (2)使用 C/C++ 本地实现方法; (3)生成动态链接库; (4)将动态链接库复制到 Java 工程,运行 Java 程序

NDK 基础实践

CMake

推荐使用 CMake 而不是传统 NDK-build 的方式,既然都用新的,自然有它的道理,简单方便 有很多人在配置 CMakeLists.txt 时编译不通过,是自己的问题吗?当然,难不成还是它的问题吗?

首先我们想要打出一个.so文件来,我们肯定是要先写Java代码

第一步:

解释一下这里代码的意思: native 这个就是我们提供出去的方法,这个方法到时候要和 .c 文件里面或者 .cc 文件里面的方法名一致,我们再静态中去加载我们打出来的 .so 文件, 这里的参数名字不是 .so 文件的名字,而是我们在打包的时候配置的名字,这个配置下面介绍

public class JniKit {
    //这里的方法名如果报错那是正常的,不影响
    public static native int calculate(int num);

    static {
        System.loadLibrary("JniDemo");
    }
}           

第二步:

我们需要根据这个写好的 Java 文件来生成一个 .h 文件,生成 .h 文件是通过 javah 来执行的,这里我之前尝试了各种办法,但是网上说的办法都没办法成功,都是报错说找不到类文件,我觉得这里可能和我的文件的方法有点问题,等会我把我现在成功的文件目录贴出来,执行的代码

javah -classpath D:\360PhoneInfo\small-video-record-master\SmallVideoRecord2\testndk\build\intermediates\classes\debug -d jni
 com.example.testndk.JniKit
}           

根据这个代码我得到了.h文件,包括这个jni文件夹也是通过-d jni这个生成出来的,不是自己创建的

第三步:

现在我们有了 .h 文件了,接下来就是写 .c 文件了,当然了我不会 c 语言,所以这里拿了一个测试的来用, c 这部分的不用关注太多 include中指向你创建的 .h 头文件 Java_com_example_testndk_JniKit_calculate;Java 包名类名方法名(参数)

#include "com_example_testndk_JniKit.h"

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_testndk_JniKit_calculate(JNIEnv *env, jclass cls, jint num) {
    return num * num;
}           

第四步:

现在 .h.c 文件我们都有了,接下来就是最关键的一步了,生成 .so 文件了,这一步,我查阅了很多资料,折磨了两个小时,才弄出来,这里我不知道是不是我的配置有问题,还是什么问题,反正我在 build.gradle 配置,然后去 Make Project 生成了很久没有生成出来,这里我是用命令行中的 ndk-build 来解决的

解决方式如下:

1、建立一个 Android.mk 文件

LOCAL_MODULE 表示模块名称 LOCAL_SRC_FILES 表示需要参与编译的源文件,就是我们的 c 除了这两个,其他照搬即可

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := JniDemo
LOCAL_SRC_FILES := jni_test.c
LOCAL_LDLIBS +=-L$(SYSROOT)/usr/lib -lm -llog
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)           

2、建立一个Application.mk文件

需要注意的东西都写在里面了,以逗号分割cpu指令

APP_STL := gnustl_static  
APP_CPPFLAGS := -frtti -fexceptions  
APP_ABI := armeabi-v7a       #这句是设置生成的cpu指令类型,提示,目前绝大部分安卓手机支持armeabi,libs下太多类型,编译进去 apk 包会过大  
APP_PLATFORM := android-8    #这句是设置最低安卓平台,可以不弄            

3、因为我的这两个文件是和 .h.c 放在同一个文件夹中 -jni,所以我们要执行 ndk-build 命令需要进入到 jni 文件夹下再去执行

这里给一个范例,传入字符串调用 so 库中的方法

public class JniUtil {
    static {
        System.loadLibrary("JniUtil");
    }

    public static native void initialize(String string, String logPath);
}           
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_kxqin_livingrecognitiondemo_JniUtil_initialize
        (JNIEnv* env, jclass jclazz ,jstring jstring1, jstring logPath){
    //获取字符串指针,必须使用指针,不能使用char strContent[],因为GetStringUTFChars()返回值为const char *;
    const char *str = env->GetStringUTFChars(jstring1, JNI_FALSE);
    const char *path = env->GetStringUTFChars(logPath, JNI_FALSE);
    std::string log = path;
    std::string string = str;
    //头文件中的方法
    defence_native_initialize(string, log);
    //LOGD("initialize is success");
}           

然后直接 JniUtil.initialize (String1,String2) 就可以调用到 cpp 中的方法了

试试在 Terminal 中输入

adb logcat | ndk-stack -sym app\build\intermediates\cmake\debug\obj${ABI}

将 ${ABI} 换为你的 ABI,正常情况下在模拟器上使用就是 x86,真机就是 armabi-v7a 或 arm64-v8a, 或许能帮你解决不少麻烦

总结

通过前面详细的讲解,我想各位读者应该对 NDK 有一个清晰的认识了下面让我在最后用一句话总结那就是NDK 则是 Android 妈咪谷歌提供的一种开发工具套件

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