Android扩展知识 - so文件生成及其使用

前言：想借助JNI和NDK的知识开发Android的串口通信，但是之前对这一部分没有了解过，以至于第一步so文件的生成和使用，就花费了两天，这里记录下配置过程。（网上有些资料也不完全对，走了很多弯路。）
借鉴博客如下：

https://blog.csdn.net/doris_d/article/details/53330838?spm=1001.2101.3001.6650.2&utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7Edefault-2.pc_relevant_default&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7Edefault-2.pc_relevant_default&utm_relevant_index=5

https://blog.csdn.net/u010976213/article/details/50816956?spm=1001.2014.3001.5506

Android Studio软件的配置说明

• Android Studio Arctic Fox | 2020.3.1 Patch 2
• distributionUrl=https\://services.gradle.org/distributions/gradle-7.0.2-bin.zip
• classpath "com.android.tools.build:gradle:7.0.2"
• 以下工程就是正常新建工程得到的
• 之所以提到版本号，是因为不同版本号操作步骤略有不同，这里只是给大家做参考。

NDK/JNI介绍

什么是NDK？

• NDK全称是Native Development Kit，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。NDK继承了交叉编译器（交叉编译器需要UNIX或LINUX系统环境），提供了响应的mk文件隔离CPU、平台、ABI等差异，开发人员只需要简单地修改mk文件（指出”哪些文件需要编译“、“编译特性要求等”），就可以创建出so。

为什么使用NDK？

• 代码的保护，由于apk的java代码层很容易被反编译，而C/C++库反汇难度较大。
• 可以方便地使用现存的开源库。大部分现存的开源库都是用C/C++代码编写的。
• 提高程序的执行效率，将要求高性能的应用逻辑使用C开发，从而提高程序的执行效率。
• 便于移植，用C/C++写的库可以方便地在其他的嵌入式平台上再次使用。

什么是JNI？

• JNI的全称是Java Native Interface ，它提供了若干的API实现了Java和其他语言的通信（主要是C/C++）。

为什么使用JNI?

• JNI的目的是使java方法能够调用c实现的 一些函数。

安卓中的so文件是什么？

• android中用到的so文件是一个c++的函数库。在android的JNI中，要先将相应的C语言打包成so库，然后导入到lib文件夹中供java调用。

NDK的安装及其配置

NDK的安装

• 可以直接从Android Studio软件中的SDK Manager中：Settings — Appearance & Behavior — Android SDK

• 选中SDK Tools
  

• 下载NDK和CMake，只需要勾选前面，点击OK即可下载。

• 这里注意可以点击右下角的 Show Package Details，可以看到安装包的版本。
  

• 开始NDK和CMake我都选择了最新版本：NDK – 24.0.8215888 , CMake – 3.18.1
  

• 但是出现问题NDK does not contain any platforms，后来查阅资料知道，是因为NDK版本过高，不适合当前版本的Android Studio，因此又下载了较低版本的NDK和CMake，具体版本如上图所示。

• 之前如果设置过SDK的下载路径，则NDK的下载路径会默认下载到SDK的下载路径里。等待10-15分钟左右，时间稍微有些长。

• 但这里要注意下，Android Studio中的路径不要设置带空格和带中文的 ，我就是因为之前SDK的下载路径是带空格的，之前一直没出现问题，结果NDK的默认下载路径还是这个，但因为带空格，所以后面测试NDK是否配置成功时，一直不反应，无奈只能复制NDK和CMake的资料到另外新建的文件夹中（路径名不带空格）。

  • 原本下载路径是：D:\JAVA\tools\Android Studio\Android_Sdk
  • 将NDK和CMake单独复制出来的路径是：D:\JAVA\tools\AndroidSdk（其实由于我也不知道NDK和CMake的资料是哪几部分，索性把Android_Sdk中的内容全部复制到AndroidSdk文件夹中）
  • 大家如果路径不带空格和中文，就不用看我上面的废话，我只是做个笔记。

NDK的配置

• 第一步：环境变量的配置
• 电脑右键属性 – 高级系统设置 – 环境变量 – 系统变量（非用户变量）
  • 第一种方式：

    • 首先新建NDK_HOME 变量名，变量值是D:\JAVA\tools\AndroidSdk\ndk-bundle（不带空格） ，因为 ndk-bundle 文件夹中有 ndk-build 命令，因此需要设置。

    • 

    • 编辑Path 环境变量，添加进 ndk-bundle 的路径，%NDK_HOME%

    • 

  • 第二种方式：就是直接把 ndk-bundle 的路径添加进Path环境变量中，不需要在建立中间变量NDK_HOME。
  • 但我还是建议用第一种，因为NDK_HOME这个变量我们在使用终端命令时，是用得到的，即和JAVA_HOEM变量一样。
• 第二步：Android Studio软件中配置 ndk-bundle 的路径，这里我写进的是带空格的路径，也不影响，但上面提到的Path环境变量里需要是不带空格的路径。
  • 
  • 我们一般是在SDK Location里直接选择 ndk-bundle 的路径即可，但我们这里显示灰色，无法选择，查阅资料，直接在 local.properties文件 中写进路径：
  • 
• 第三步：验证NDK配置是否成功：
  • 打开Android Studio的终端窗口：输入 ndk-build 命令行
  • 出现以下信息便证明配置成功
  • 

so库开发

新建本地方法

• 在MainActivity.java中建立了一个方法public native String getStrFromJNI();
• 可以看到这个方法的声明中有 native 关键字，这个关键字表示这个方法是本地方法，也就是说这个方法getStrFromJNI()是通过本地代码（C/C++）实现的，在java代码中仅仅是声明。
• 

编译该类得到对应的.h文件

• 进入终端命令窗口
• 切换到java目录下：cd app\src\main\java
• 再输入： javah -jni 包名.类名
• 这里输入：javah -jni com.example.testndk2.MainActivity
• 
• 编译成功后，等待会可以看到编译出的.h文件。
• 
• 打开.h文件，其中最重要的代码是：

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_testndk2_MainActivity_getStrFromJNI
  (JNIEnv *, jobject);

• 其中遵循 Java_包名_类名_本地方法名 来定义。

创建jni文件夹，添加.c文件

• 右键Moudle，菜单中选择 New -> Folder -> JNI Folder，弹出的对话框，直接点击完成。
• 
• 将前面生成 .h文件 移到 jni 文件夹中
• 再右键jni文件夹，弹出菜单选择New -> C/C++ Source File，创建demo.c文件。
• 
• 在demo.c文件中编写测试代码：

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

jstring
Java_com_example_testndk2_MainActivity_getStrFromJNI(JNIEnv *env,
                                                          jobject thiz) {
    return  (*env)->NewStringUTF(env, "I`m Str !");
}

• 注意demo.c代码中的格式和.h文件中的相同：Java_包名_类名_本地方法名
• 

编写Android.mk文件

• 右键 jni文件夹，弹出菜单 New -> File
• 
• 在 Android.mk 文件中编写代码

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE      :=   demo
LOCAL_SRC_FILES   :=   demo.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

• LOCAL_MODULE:=demo 是要生成的so库的名称，但实际为libdemo.so
• LOCAL_SRC_FILES:=demo.c 是要使用的文件，刚才编写的demo.c文件
• 注意这两句后面不要跟着注释，否则会报错Android NDK: LOCAL_MODULE definition in D:/JAVA/tools/AndroidSerialPort/TestNdk2/app/src/main/jni/Android.mk must not contain space
• 接着在终端命令窗口中，在java目录下，输入指令：ndk-build
• 接着窗口会打印出一系列信息：说明编译成功，生成.so文件。
• 
• 等待会或者刷新工程，便看到工程目录中多出 libs 和 obj 两个文件夹。
• 
• libs文件夹中有四个子文件夹，每一个文件夹都有 libdemo.so文件 ，便是生成成功。

使用so文件

相关配置

• 在app的 build.gradle 的 android节点 下设置：
• 
  • 注意路径是libs文件夹的相对路径

MainActivity中引用libdemo.so和使用本地函数

注意

如果改变demo.c文件中代码内容，都需要重新ndk-build，重新编译生成.so文件。