Android 开发艺术探索笔记(23)

JNI和NDK编程

Java的JNI表示Java Native Interface(Java本地接口),它是方便Java调用C/C++等本地代码所封装的一层接口。我们都知道Java的优点有跨平台,但其和本地交互的时候也出现了短板,所以提供了JNI专门用于和本地代码交互。这就增强了Java和本地交互的能力,通过JNI,Java可以很好的和本地C/C++交互。
NDK是Android提供的工具集合,通过NDK可以在Android中更方便的通过JNI来访问本地代码。NDK还提供交叉编译器,开发人员只需简单的修改mk文件就可以生成特定的CPU平台的动态库,使得NDK有如下好处:
(1)提高代码安全性,因为so库反编译比较难
(2)可以方便地使用目前已有的C/C++库
(3)便于平台的移植性
(4)提高程序在某特定情形下的执行效率,但是并不能明显提升Android的性能。
JNI和NDK适合在Linux环境下开发。它们所用的动态库的格式是.so为后缀的文件。主要用于底层和嵌入式开发,在Android的应用层开发使用较少。

JNI的开发流程
JNI的开发流程有如下几步,首先在Java中声明native方法,接着用C/C++实现native方法,然后就可以编译运行了。

  1. 在java中声明native方法,这里创建一个叫JniTest的类:
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    上面声明了两个native方法get和set,这两个就是需要在JNI中实现的方法。在JniTest的头部有一个加载动态库的过程,其中”jni-test”是so库的标识,so库完整名称为”libjni-test.so”,这是加载so库的规范。
  2. 编译Java源文件得到class文件,然后通过javah命令导出JNI的头文件:
    这里写图片描述
    在当前目录下,会产生com_ryg_JniTest.h的头文件,它是javah命令自动生成的,文件是这样的:
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    函数名的格式遵循:JAVA+包名+类名+方法名,比如get方法这里就是Java_com_ryg_JniTest_get(JNIEnv *,jobject),一些参数定义如下:
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  3. 实现JNI方法
    这里分别用C和C++来实现JNI方法。首先在工程的主目录下创建一个子目录,名称随意,这里取名jni目录,然后将之前通过javah生成的头文件com_ryg_JniTest.h复制到jni目录下,接着创建test.cpp和test.c两个文件。
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    可以看出用C或C++代码类似,主要的不同时对env的处理上
  4. 编译so库并在Java中调用
    so库的编译用到gcc,切换到jni目录中,对于test.cpp和test.c来说,它们的编译指令如下:
    这里写图片描述
    这里写图片描述
    其中的/usr…amd64是本地JDK安装路径,libjni-test.so是生成so库的名字,其中lib和.so是不需要明确指出的。so库编译完之后就可以在java中调用了,这里通过Java指令来执行Java程序,切换主目录,执行如下指令:java -Djava.library.path=jni com.ryg.JniTest,其中-Djava.library.path=jni指明了so库的路径。首先采用C++产生的so库,程序运行后产生日志如下所示:
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    然后是C:
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    通过上面日志可以发现,在Java中成功的调用了C/C++代码,这就是JNI的典型工作流程。、

NDK的开发流程
NDK的开发是基于JNI的,主要有以下几个步骤:

  1. 下载并配置NDK
    设置完变量后,ndk-build命令就可以使用了,可以通过它来编译so库
  2. 创建一个Android项目,并声明所需的native方法
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  3. 实现Android项目中所声明的native方法
    在外部创建一个名为jni的目录,然后在jni的目录下创建3个文件:test.cpp、Android.mk和Application.mk
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    在Android.mk中LOCAL_MODUEL表示模块的名称,LOCAL_SRC_FILES表示需要参与编译的源文件。Application.mk中常用的配置项是APP_ABI,它表示CPU架构平台的类型,目前市面上常用的架构为armeabi,x86和mips,移动端是armeabi,这也是大部分APK只包含armeabi类型的so库的原因。默认情况下NDK会编译产生各种CPU的so库,通过APP_ABI可以指定so库的CPU类型,这样NDK就只会编译armeabi平台下的so库,而all则表示编译所有CPU平台的so库。
  4. 切换到jni的父目录,然后通过ndk-build命令编译产生so库
    这时候NDK会创建一个和jni目录平级的目录libs,下面放的so库的目录,然后在app/src/main中创建一个名为jniLibs的目录,将生成的so库复制到jniLibs下,然后通过Android Studio编辑运行即可。

JNI的类型签名
JNI的类型签名标识了一个特定的Java类型,这个类型既可以是类和方法,也可以是数据类型。
类的签名比较简单,就是“L+包名+类名+;”的形式,并将.替换为/,比如Ljava.lang.String替换为java/lang/String; ,类型签名的基本数据类型以及数组如下:
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方法的签名为 (参数类型签名)+返回值类型签名,如下:
这里写图片描述

JNI调用Java方法的流程
JNI调用Java方法的流程是先通过类名找到类,然后根据方法名找到方法的ID,最后就可以调用这个方法了。如果调用的是Java的非静态方法,则要先构造出类的对象然后才调用它,比静态方法多这一步而已。

Android性能优化

布局优化
尽量减少布局文件的层级,因为这样布局的绘制就少了。
首先要删除布局中无用的控件和层级,其次有选择的使用性能较低的ViewGroup,比如RelativeLayout,如果布局中既可以使用LinearLayout也可以使用RelativeLayout,那就使用LinearLayout,因为RelativeLayout功能相对复杂,它的布局需要花更多时间。
布局优化的另一个手段是采用< include>标签,< merge>标签和ViewStub,< include>用于布局的重用,< merge>一般和< include>配合使用,它可以减少布局的层级,而ViewStub则提供了按需加载的功能,当需要时才会将ViewStub中的布局加载到内存,这提高了程序的初始化效率。
< include>用的比较多比较熟悉,就不讲了,而< merge>的作用是优化< include>,比如一个布局文件中用的是竖直方向的LinearLayout,里面用了一个< include>里面也包含了一个竖直方向的LinearLayout,显然,后者定义的LinearLayout是没有必要的,通过< merge>就可以去除这个多余的标签。
ViewStub继承了View,它非常轻量级且宽高都为0,因此它本身不参与任何布局和绘制过程,它的意义在于按需加载所需的布局文件,在实际开发中,很多布局文件在正常情况下不会显示,比如网络异常,这个时候就没有必要在整个界面初始化的时候就将其加载进来,而是使用ViewStub,有需要的时候再加载。下面是一个示例:
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inflatedId是这个ViewStub的根ID,当需要加载的时候,用下面两个方法来加载:
这里写图片描述或者
这里写图片描述

绘制优化
首先在onDraw中不要创建新的局部对象,这是因为onDraw会被频繁调用,就会在一瞬间产生大量对象,导致执行效率大大降低。
另一方面,不要再onDraw中做耗时操作,也不能执行成千上万次的循环操作。

ListView和Bitmap的优化
ListView的优化就是采用ViewHolder并避免在getView中做太多耗时操作;根据滑动速率涞开启和关闭异步任务;开启硬件加速。
Bitmap就是之前讲的一些缓存策略什么的。

线程优化
线程优化就是采用线程池,避免内存中存在大量的Thread。

提高程序的可维护性
(1)命名要规范
(2)代码的排版要合理留白
(3)仅为非常关键的代码注释

内存泄漏分析
使用MAT工具,具体用法可以查看BLOG。下面有三种导致内存泄漏的场景
(1)静态变量导致的内存泄漏
(2)单例模式导致的内存泄漏
(3)属性动画导致的内存泄漏

响应速度优化和ANR日志分析
当一个进程发生ANR后,会在/data/anr目录下创建一个文件traces.txt,通过这个文件就能定位出出现ANR的原因。

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