Android Studio3.0开发JNI流程------JNI入门级

JIN——Java Native Interface的缩写

API实现了Java和其他语言的通信（主要是C&C++）。从Java1.1开始，JNI标准成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI标准至少要保证本地代码能工作在任何Java虚拟机环境。

具体开发流程可以查看官方原文档：https://developer.android.google.cn/ndk/index.html

官方的Android体系架构图

可以看到Android上层的Application和ApplicationFramework都是使用Java编写，底层包括系统和使用众多的Libraries都是C/C++编写的，所以上层Java要调用底层的C/C++函数库必须通过Java的JNI来实现。

Jni使用场景

当你开始着手准备一个使用JNI的项目时，请确认是否还有替代方案。应用程序使用JNI会带来一些副作用。下面给出几个方案，可以避免使用JNI的时候，达到与本地代码进行交互的效果：

1、JAVA程序和本地程序使用TCP/IP或者IPC进行交互。
2、当用JAVA程序连接本地数据库时，使用JDBC提供的API。
3、JAVA程序可以使用分布式对象技术，如JAVA IDL API。
这些方案的共同点是，JAVA和C处于不同的线程，或者不同的机器上。这样，当本地程序崩溃时，不会影响到JAVA程序。

下面这些场合中，同一进程内JNI的使用无法避免：

1、程序当中用到了JAVA API不提供的特殊系统环境才会有的特征。而跨进程操作又不现实。
2、你可能想访问一些己有的本地库，但又不想付出跨进程调用时的代价，如效率，内存，数据传递方面。
3、JAVA程序当中的一部分代码对效率要求非常高，如算法计算，图形渲染等。

总之，只有当你必须在同一进程中调用本地代码时，再使用JNI。

Jni缺陷

一旦使用JNI，JAVA程序就丧失了JAVA平台的两个优点：

1、程序不再跨平台。要想跨平台，必须在不同的系统环境下重新编译本地语言部分。
2、程序不再是绝对安全的，本地代码的不当使用可能导致整个程序崩溃。一个通用规则是，你应该让本地方法集中在少数几个类当中。这样就降低了JAVA和C之间的耦合性。

Jni作用

JNI可以这样与本地程序进行交互：

1、你可以使用JNI来实现“本地方法”（native methods），并在JAVA程序中调用它们。
2、JNI支持一个“调用接口”（invocation interface），它允许你把一个JVM嵌入到本地程序中。本地程序可以链接一个实现了JVM的本地库，然后使用“调用接口”执行JAVA语言编写的软件模块。

简单了解以上内容后，我们开启正题，在Android开发中，我们该怎么使用jni，或者说是在Android Studio3.0中，我们该怎么使用jni呢?

首先配置系统的环境变量

在Android Studio中配置jni需要在SDK Tools中下载支持JNI开发的配置，如下图：

下载完成后需要在系统属性的环境变量的path中进行配置ndk-bundle路径<自行百度不多介绍>。
在命令行输入ndk-build，出现以下截图提示证明配置成功

接下来在Android studio3.0中正式开发JNI

Android studio已经支持创建C/C++的开发，并使用CMake的模式构建NDK开发。

一，创建一个支持C/C++的Android项目

创建过程一直Next下去，直到最后一步

这里需要特殊说明：

• C++ Standard：使用下拉列表选择您希望使用哪种 C++ 标准。选择 Toolchain Default 会使用默认的 CMake 设置；
• Exceptions Support：如果您希望启用对 C++ 异常处理的支持，请选中此复选框。如果启用此复选框，Android Studio 会将 -fexceptions 标志添加到模块级 build.gradle 文件的 cppFlags 中，Gradle 会将其传递到 CMake；
• Runtime Type Information Support：如果您希望支持 RTTI，请选中此复选框。如果启用此复选框，Android Studio 会将 -frtti 标志添加到模块级 build.gradle 文件的 cppFlags 中，Gradle 会将其传递到 CMake。

点击Finish等待项目创建完成。

支持C/C++项目的整体结构

多出了cpp目录以及External Build Files目录的内容

native-lib.cpp文件内容

简单可以看到，首先定义hello变量，之后return回该字符。

CMakeLists.txt文件内容

查看官方原文档：https://d.android.com/studio/projects/add-native-code.html
和以前唯一不同的就是多出了cpp目录以及External Build Files两个目录，那么这两个都有什么用呢？一起来看看。

cpp 目录
存放所有 native code 的地方，包括源码，头文件，预编译项目等。对于新项目，Android Studio 创建了一个 C++ 模板文件：native-lib.cpp，并且将该文件放到了你的 app 模块的 src/main/cpp/ 目录下。这份模板代码提供了一个简答的 C++ 函数：stringFromJNI()，该函数返回一个字符串：”Hello from C++”

External Build Files 目录
存放 CMake 或 ndk-build 构建脚本的地方。有点类似于 build.gradle 文件告诉 Gradle 如何编译你的APP 一样，CMake 和 ndk-build 也需要一个脚本来告知如何编译你的 native library。对于一个新的项目，Android Studio 创建了一个 CMake脚本：CMakeLists.txt，并且将其放到了你的 module 的根目录下

查看MainActivity.java程序代码

package fj.clover.ndktest;

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();
}

首先static静态块去加载so库，本地编写native方法，调用该方法输出内容。

查看CMakeLists.txt，简单的翻译下

# 有关使用CMake在Android Studio的更多信息,请阅读文档:https://d.android.com/studio/projects/add-native-code.html

# 设置CMake的最低版本构建本机所需库
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

# 创建并命名库，将其设置为静态的
# 或共享，并提供其源代码的相对路径。
# 你可以定义多个library库，并使用CMake来构建。
# Gradle会自动将包共享库关联到你的apk程序。

add_library( # 设置库的名称
             native-lib
             # 将库设置为共享库。
             SHARED
             # 为源文件提供一个相对路径。
             src/main/cpp/native-lib.cpp )
# 搜索指定预先构建的库和存储路径变量。因为CMake包括系统库搜索路径中默认情况下,只需要指定想添加公共NDK库的名称，在CMake验证库之前存在完成构建
find_library( # 设置path变量的名称
              log-lib
              # 在CMake定位前指定的NDK库名称
              log )
# 指定库CMake应该链接到目标库中，可以链接多个库，比如定义库，构建脚本，预先构建的第三方库或者系统库
target_link_libraries( # 指定目标库
                       native-lib
                       # 目标库到日志库的链接 包含在NDK
                       ${log-lib} )

分析完系统自动构建的程序后，按照之前的简单分析，这个案例输出的结果应该为：Hello from C++ ，来运行看看结果：

编译到运行示例 APP 的流程过程

• Gradle 调用外部构建脚本，也就是 CMakeLists.txt；
• CMake 会根据构建脚本的指令去编译一个 C++ 源文件，也就是 native-lib.cpp，并将编译后的产物扔进共享对象库中，并将其命名为 libnative-lib.so，然后 Gradle 将其打包到 APK 中；
• 在运行期间，APP 的 MainActivity 会调用 System.loadLibrary() 方法，加载 native library。而这个库的原生函数，stringFromJNI()，就可以为 APP 所用了；
• MainActivity.onCreate() 方法会调用 stringFromJNI()，然后返回 “Hello from C++”，并更新 TextView 的显示；

注意：Instant Run 并不兼容使用了 native code 的项目。Android Studio 会自动禁止 Instant Run 功能。

如果你想验证一下 Gradle 是否将 native library 打包进了 APK，你可以使用 APK Analyzer：

• 选择 Build > Analyze APK。
• 从 app/build/outputs/apk/ 路径中选择 APK，并点击 OK。

如下图，在 APK Analyzer 窗口中，选择 lib，你就可以看见 libnative-lib.so

在原项目基础上增加自己的代码

//在MainActivity.java中增加一个native方法
public native String getHelloJni();

你会发现getHelloJni( )方法是红色的。不要急，按住Alt+Enter回车后，系统会自动为你在之前.cpp文件中创建一个getHelloJni( )的C++代码，是不是很智能……

#include 
#include 

extern "C"
JNIEXPORT jstring

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

    // TODO


    return env->NewStringUTF(returnValue);
}

现在我们来简单的实现C++中getHelloJni方法

JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_fj_clover_ndktest_MainActivity_getHelloJni(JNIEnv *env, jobject instance) {
    return env->NewStringUTF("Hello Jni，欢迎来到我的世界...");
}

现在在布局文件中添加一个TextView控件，我们来改变这个控件上显示的内容

"#FF00FF"
        android:id="@+id/sample_text1"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Hello World!" />

在MainActivity.java中实现控件改变

TextView tv1 = (TextView) findViewById(R.id.sample_text1);
tv1.setText(getHelloJni());

运行结果：

一般情况下，Gradle 会将你的本地库构建成 .so 文件，然后将其打包到你的 APK 中。如果你想 Gradle 构建并打包某个特定的 ABI 。你可以在你的 module 层级的 build.gradle 文件中使用 ndk.abiFilters 标签来指定他们：

 defaultConfig {
        ......
        testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
        externalNativeBuild {
            cmake {
                cppFlags ""
            }
        }
        ndk {
            abiFilters 'x86', 'x86_64', 'armeabi', 'armeabi-v7a',
                    'arm64-v8a'
        }
    }

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下一章：研究在Android原程序基础添加自己的类的native方法。