Android native应用开发简明教程 (1) - 本地开发武器库概览

Android本地开发武器库概览

Android本地开发支持简史

Android 1.0的时代，没有提供对于C/C++开发本地Android代码的支持，尽管Android系统本身使用了大量的C++做底层开发。

第一个里程碑 - 支持jni开发so库 （Android 1.5）

Android第一次支持本地开发是在Android 1.5版本，对应Android API level 3。这一版本，有了正式的Android NDK的支持，可以通过jni写so库的方式，供Android应用来调用。

Android 1.6增加了对于OpenGL ES 1.x的支持
Android 2.0开始支持OpenGL ES 2.0

第二个里程碑 - 支持本地应用开发 (Android 2.3)

Android 2.3是一个重要的版本，这一版本增加了完全用C++写本地应用的接口。

我们看看这一版提供了什么API头文件：

• native_activity.h
• looper.h
• input.h
• keycodes.h
• sensor.h
• rect.h
• window.h
• native_window.h
• native_window_jni.h
• configuration.h
• asset_manager.h
• storage_manager.h
• obb.h

直至今天，Android 7.0，API level 24的时代，上面这些仍然构成了我们这系列教程的主要内容。

同时，Android 2.3还开始支持EGL接口。

Android 4.0开始支持OpenMAX AL库。

Android 4.3开始支持Open GL ES 3.0版

Android 6.0开始支持trace库

Android 7.0开始支持Vulkan, Camera, Choreographer和Multinework库，同时对Open GL ES 3.2的支持

本地应用和窗口

本地应用的框架

首先，写native应用需要一个本地应用的框架的支持。
Java应用需要写一个manifest.xml，我们也入乡随俗需要写一个，我们先看一个NDK sample的例子：

因为我们没有写Java代码，所以需要将android:hasCode值设为false.

可以使用NDK中的android_native_app_glue定义的类来对本地API进行封装，我们来看一下，先认识一下后面我们会介绍的几个类：

struct android_app {
    // The application can place a pointer to its own state object
    // here if it likes.
    void* userData;

    // Fill this in with the function to process main app commands (APP_CMD_*)
    void (*onAppCmd)(struct android_app* app, int32_t cmd);

    // Fill this in with the function to process input events.  At this point
    // the event has already been pre-dispatched, and it will be finished upon
    // return.  Return 1 if you have handled the event, 0 for any default
    // dispatching.
    int32_t (*onInputEvent)(struct android_app* app, AInputEvent* event);

    // The ANativeActivity object instance that this app is running in.
    ANativeActivity* activity;

    // The current configuration the app is running in.
    AConfiguration* config;

    // This is the last instance's saved state, as provided at creation time.
    // It is NULL if there was no state.  You can use this as you need; the
    // memory will remain around until you call android_app_exec_cmd() for
    // APP_CMD_RESUME, at which point it will be freed and savedState set to NULL.
    // These variables should only be changed when processing a APP_CMD_SAVE_STATE,
    // at which point they will be initialized to NULL and you can malloc your
    // state and place the information here.  In that case the memory will be
    // freed for you later.
    void* savedState;
    size_t savedStateSize;

    // The ALooper associated with the app's thread.
    ALooper* looper;

    // When non-NULL, this is the input queue from which the app will
    // receive user input events.
    AInputQueue* inputQueue;

    // When non-NULL, this is the window surface that the app can draw in.
    ANativeWindow* window;

    // Current content rectangle of the window; this is the area where the
    // window's content should be placed to be seen by the user.
    ARect contentRect;

    // Current state of the app's activity.  May be either APP_CMD_START,
    // APP_CMD_RESUME, APP_CMD_PAUSE, or APP_CMD_STOP; see below.
    int activityState;

    // This is non-zero when the application's NativeActivity is being
    // destroyed and waiting for the app thread to complete.
    int destroyRequested;

    // -------------------------------------------------
    // Below are "private" implementation of the glue code.

    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_cond_t cond;

    int msgread;
    int msgwrite;

    pthread_t thread;

    struct android_poll_source cmdPollSource;
    struct android_poll_source inputPollSource;

    int running;
    int stateSaved;
    int destroyed;
    int redrawNeeded;
    AInputQueue* pendingInputQueue;
    ANativeWindow* pendingWindow;
    ARect pendingContentRect;
};

我们看下这个结构中都用到了什么：

• ANativeActivity: 它是本地应用中对应于android.app.NativeActivity的代理类，定义于android/native_activity.h
• AConfiguration: 处理配置项。定义于android/configuration.h
• ALooper: 对应于Java中的Looper,用于处理消息队列，每个线程只能有一个. 定义于android/looper.h
• AInputQueue: 输入事件的队列，定义于android/input.h中
• ANativeWindow: 处理窗口的类，定义于android/native_window.h中
• ARect：代表一个矩形，定义于android/rect.h中

武器库鸟瞰

native应用比起Java应用来，跟Android版本的相关性更高一些。
所以，这些API都是根据平台版本号分成不同的目录的。
下面介绍的android下面的API，对应于Android源码中的frameworks/native/include/中。
在NDK中，以r13b为例，Android 7.0，也就是API 24的头文件位于：android-ndk/r13b/platforms/android-24/arch-arm64/usr/include/中。
我们首先通过一张图来看看Android为我们提供了哪些API:

Paste_Image.png

本地应用和本地窗口类

主要包括下面的头文件：

• android/native_activity.h
  • ANativeActivity结构：对应android.app.NativeActivity
  • ANativeActivityCallback结构，处理回调
• android/native_window.h
  • ANativeWindow结构
  • ANativeWindow_Buffer结构
• android/rect.h
  • ARect结构：有left, top, right, bottom四个属性的矩阵的抽象
• android/native_window_jni.h: 辅助类
• android/window.h: 辅助类

资源管理类

• android/asset_manager.h
  • AAssetManager结构
  • AAssetDir结构
  • AAsset结构
• android/asset_manager_jni.h
  • AAssetManager_fromJava结构

位图类

• bitmap.h
  • AndroidBitmapInfo结构

配置类

• configuration.h
  • AConfiguration结构

输入类

• input.h
  • AInputEvent结构
  • AInputQueue结构
• keycodes.h：定义了键码的enum

Looper类

• android/looper.h
  • ALooper结构
  • ALooper_callbackFunc结构

存储类

• android/storage_manager.h
  • AStorageManager结构
  • AStorageManager_obbCallbackFunc结构
• android/obb.h
  • AObbInfo结构

传感器类

• android/sensor.h
  • ASensorVector结构
  • AMetaDataEvent结构
  • AUncalibratedEvent结构
  • AHeartRateEvent结构
  • ADynamicSensorEvent结构
  • AAdditionalInfoEvent结构
  • ASensorEvent结构