NDK 是什么 | FFmpeg 5.0 编译 so 库

前言

NDK 全称 Native Development Kit，也就是原生开发工具包 ，官网对它有详细的 中文介绍 。可能一说到 NDK 或 JNI ，大家脑子里第一反应就是集成 C/C++ 。其实 JNI 的含义是 Java Native Interface ，这种接口允许 Java 和其他语言进行交互的，包括但不限于 C/C++ 。目前 Rust 也可以通过 JNI 来和 Java 交互，虽然不太成熟。

其实 NDK 更像一个桥梁，来连通 Java 和其他语言，它是一系列工具的集合。既然作为工具， NDK 并非必须在 Android 项目中才能用。本文我们来通过 NDK 对 FFmpeg 5.0 进行编译，生成动态链接库 so 。

注：本文的 Java 泛指 JVM 语言，不要拿 Kotlin 抬杠，本质太大的区别 。本文测试项目源码地址【TolyFFmpeg】

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一、环境准备

想要编译 FFmpeg 应用 Android 中的动态链接库，我们要准备两个东西：一者是 FFmpeg 的源码；二者是 NDK 的工具包。这两者都可以通过简单的下载获得。

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1、FFmpeg 源码下载：5.0.1

作为一个开源项目，想得到源码还是非常简单的。可以在官网直接下载源码，也可以通过 git 来下载，或者点击More releases 来选择某个版本进行下载。 ffmpeg.org/download.ht…

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源码解压如下，里面的 doc 文件夹有些文档和案例，还是比较有用的。其余的东西暂时对我们来说并没有什么太大的意义，现在我们的目的是通过这个源码通过 NDK 来编译成在 Android 中可以使用的动态链接库 so 文件。

可能会有人疑惑，那就是 so 库嘛，下载别人的用不就完事了吗？原因很简单，自己编译 FFmpeg 可以手动设置需要的功能，如果直接别人编译好的，就没有设置的机会。而且自己编译也能掌握版本，也就是说，自己动手丰衣足食。

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2、下载 NDK ：r24

可以在如下网站中下载 NDK 的工具包，不过在 macOS 中更推荐用 Android SDK 管理器来下载，如下在 AndroidStudio 中选择 NDK 点击 OK 下载即可。这里下载的是最新版 r24 (24.0.8215888) 。

developer.android.google.cn/ndk/downloa…

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下载过后 你的AndroidSDK/ndk/24.0.8215888 会议相关文件，说明 NDK 环境准备就绪。

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二、编译 FFmpeg

编译 FFmpeg ，只要是使用 ndk 中的编译根据，在 $ndkPath/toolchains/llvm/prebuilt/ 下，不同平台的文件名不同，比如 macOS 中是 darwin-x86_64 。

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1.编译脚本

编译脚本参考: 《使用Android Studio开发FFmpeg的正确姿势》

亲测该脚本在 r24 + 5.0.1 是可用的，使用时注意 tag1 和 tag2 处。

#!/bin/bash
# 用于编译android平台的脚本
​
# NDK所在目录
NDK_PATH=/Users/mac/Coder/SDK/AndroidSDK/ndk/24.0.8215888/ # tag1
# macOS 平台编译，其他平台看一下 $NDK_PATH/toolchains/llvm/prebuilt/ 下的文件夹名称
HOST_PLATFORM=darwin-x86_64  #tag1
# minSdkVersion
API=23
​
TOOLCHAINS="$NDK_PATH/toolchains/llvm/prebuilt/$HOST_PLATFORM"
SYSROOT="$NDK_PATH/toolchains/llvm/prebuilt/$HOST_PLATFORM/sysroot"
# 生成 -fpic 与位置无关的代码
CFLAG="-D__ANDROID_API__=$API -Os -fPIC -DANDROID "
LDFLAG="-lc -lm -ldl -llog "
​
# 输出目录
PREFIX=`pwd`/android-build
# 日志输出目录
CONFIG_LOG_PATH=${PREFIX}/log
# 公共配置
COMMON_OPTIONS=
# 交叉配置
CONFIGURATION=
​
build() {
  APP_ABI=$1
  echo "======== > Start build $APP_ABI"
  case ${APP_ABI} in
  armeabi-v7a)
    ARCH="arm"
    CPU="armv7-a"
    MARCH="armv7-a"
    TARGET=armv7a-linux-androideabi
    CC="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang"
    CXX="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang++"
    LD="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang"
    # 交叉编译工具前缀
    CROSS_PREFIX="$TOOLCHAINS/bin/arm-linux-androideabi-"
    EXTRA_CFLAGS="$CFLAG -mfloat-abi=softfp -mfpu=vfp -marm -march=$MARCH "
    EXTRA_LDFLAGS="$LDFLAG"
    EXTRA_OPTIONS="--enable-neon --cpu=$CPU "
    ;;
  arm64-v8a)
    ARCH="aarch64"
    TARGET=$ARCH-linux-android
    CC="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang"
    CXX="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang++"
    LD="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang"
    CROSS_PREFIX="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET-"
    EXTRA_CFLAGS="$CFLAG"
    EXTRA_LDFLAGS="$LDFLAG"
    EXTRA_OPTIONS=""
    ;;
  x86)
    ARCH="x86"
    CPU="i686"
    MARCH="i686"
    TARGET=i686-linux-android
    CC="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang"
    CXX="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang++"
    LD="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang"
    CROSS_PREFIX="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET-"
    #EXTRA_CFLAGS="$CFLAG -march=$MARCH -mtune=intel -mssse3 -mfpmath=sse -m32"
    EXTRA_CFLAGS="$CFLAG -march=$MARCH  -mssse3 -mfpmath=sse -m32"
    EXTRA_LDFLAGS="$LDFLAG"
    EXTRA_OPTIONS="--cpu=$CPU "
    ;;
  x86_64)
    ARCH="x86_64"
    CPU="x86-64"
    MARCH="x86_64"
    TARGET=$ARCH-linux-android
    CC="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang"
    CXX="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang++"
    LD="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET$API-clang"
    CROSS_PREFIX="$TOOLCHAINS/bin/$TARGET-"
    #EXTRA_CFLAGS="$CFLAG -march=$CPU -mtune=intel -msse4.2 -mpopcnt -m64"
    EXTRA_CFLAGS="$CFLAG -march=$CPU -msse4.2 -mpopcnt -m64"
    EXTRA_LDFLAGS="$LDFLAG"
    EXTRA_OPTIONS="--cpu=$CPU "
    ;;
  esac
​
  echo "-------- > Start clean workspace"
  make clean
​
  echo "-------- > Start build configuration"
  CONFIGURATION="$COMMON_OPTIONS"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --logfile=$CONFIG_LOG_PATH/config_$APP_ABI.log"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --prefix=$PREFIX"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --libdir=$PREFIX/libs/$APP_ABI"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --incdir=$PREFIX/includes/$APP_ABI"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --pkgconfigdir=$PREFIX/pkgconfig/$APP_ABI"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --cross-prefix=$CROSS_PREFIX"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --arch=$ARCH"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --sysroot=$SYSROOT"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --cc=$CC"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --cxx=$CXX"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --ld=$LD"
  # nm 和 strip
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --nm=$TOOLCHAINS/bin/llvm-nm"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION --strip=$TOOLCHAINS/bin/llvm-strip"
  CONFIGURATION="$CONFIGURATION $EXTRA_OPTIONS"
​
  echo "-------- > Start config makefile with $CONFIGURATION --extra-cflags=${EXTRA_CFLAGS} --extra-ldflags=${EXTRA_LDFLAGS}"
  ./configure ${CONFIGURATION} \
  --extra-cflags="$EXTRA_CFLAGS" \
  --extra-ldflags="$EXTRA_LDFLAGS"
​
  echo "-------- > Start make $APP_ABI with -j1"
  make -j1
​
  echo "-------- > Start install $APP_ABI"
  make install
  echo "++++++++ > make and install $APP_ABI complete."
​
}
​
build_all() {
  #配置开源协议声明
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-gpl"
  #目标android平台
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --target-os=android"
  #取消默认的静态库
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-static"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-shared"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-protocols"
  #开启交叉编译
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-cross-compile"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-optimizations"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-debug"
  #尽可能小
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-small"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-doc"
  #不要命令（执行文件）
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-programs"  # do not build command line programs
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-ffmpeg"    # disable ffmpeg build
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-ffplay"    # disable ffplay build
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-ffprobe"   # disable ffprobe build
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-symver"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-network"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-x86asm"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --disable-asm"
  #启用
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-pthreads"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-mediacodec"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-jni"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-zlib"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-pic"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-muxer=flv"
  #COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-avresample"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-decoder=h264"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-decoder=mpeg4"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-decoder=mjpeg"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-decoder=png"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-decoder=vorbis"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-decoder=opus"
  COMMON_OPTIONS="$COMMON_OPTIONS --enable-decoder=flac"
  echo "COMMON_OPTIONS=$COMMON_OPTIONS"
  echo "PREFIX=$PREFIX"
  echo "CONFIG_LOG_PATH=$CONFIG_LOG_PATH"
  mkdir -p ${CONFIG_LOG_PATH}
  build "armeabi-v7a"
  build "arm64-v8a"
  build "x86"
  build "x86_64"
}
​
echo "-------- Start --------"
build_all
echo "-------- End --------"
复制代码

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2. 使用脚本

把上面的脚本写在 build_android.sh 中，放在 ffmpeg 源码根目录下。

进入到 ffmpeg 源码目录，执行如下命令，等待即可。

chmod +x build_android.sh
./build_android.sh
复制代码

如下在当前文件夹下会生成 android-build 文件夹，其中 libs 文件夹中盛放着各种架构的 so 库，includes 文件夹中盛放着各种架构的头文件。如果不想编译处某种架构的，在 build_android.sh 的末尾处注释即可。

mac@macdeMacBook-Pro android-build % tree -L 2
.
├── includes
│   ├── arm64-v8a
│   ├── armeabi-v7a
│   ├── x86
│   └── x86_64
├── libs
│   ├── arm64-v8a
│   ├── armeabi-v7a
│   ├── x86
│   └── x86_64
└── share
    └── ffmpeg
复制代码

从这里可以看出，把 FFmpeg 源码编译成 so 动态链接库，是 NDK 的功劳。其实在 Android 开发中，NDK 的作用也是如此，核心价值也是把其他语言编译成Android 平台可以访问的 so 而已。所以也不要觉得 NDK 有多么神秘，就是一个工具集而已。

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三、Android 中集成 FFmpeg

在 AndroidStudio 中选择创建一个 Native C++ 的项目。其实这也不是必须的，普通项目也可以通过配置来支持 C++ 。

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1. app 下的 build.gradle 修改建议

最好在 app/build.gradle 中指定 NDK 的版本，否则可能会下载其他版本的 NDK 而浪费时间。

android {
  ndkVersion "24.0.8215888"
  
  sourceSets {
    main {
        jniLibs.srcDirs = ['jniLibs']
    }
  }
  //...  
}
复制代码

另外添加 jniLibs.srcDirs 的指向为了解决下面的异常，而且 jniLibs.srcDirs 指向什么目录都无所谓，但不加引入 so 时就会报错。官网说是 jniLibs 已经默认成为了目录，不需要指定 jniLibs.srcDirs ，但这里感觉莫名其妙，必须要指一下。

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2. 项目结构

在 cpp 文件夹中处理 c++ 相关内容，jniLibs 文件夹放入文件编译的 so 库：

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3. CMakeLists.txt 书写

CMakeLists 是构建的脚本，这里先使用 avcodec 打印一下配置信息，不过 ffmpeg 5.0 好像 avcodec 依赖了 swresample 和 avutil 模块。这里也需要添加一些，记得 4.2.7 的时候还不需要。

cmake_minimum_required(VERSION 3.18.1)
​
project("tolyffmpeg")
​
#引入头文件
include_directories(includes)
# 定义当前 so 库 - 在 java 代码中加载
add_library(tolyffmpeg SHARED native-lib.cpp)
​
# 添加 ffmpeg 的 avcodec、swresample、avutil 模块 start======
set(distribution_DIR ${CMAKE_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI})
​
add_library(avcodec SHARED IMPORTED)
set_target_properties(avcodec PROPERTIES IMPORTED_LOCATION ${distribution_DIR}/libavcodec.so)
​
add_library(swresample SHARED IMPORTED)
set_target_properties(swresample PROPERTIES IMPORTED_LOCATION ${distribution_DIR}/libswresample.so)
​
add_library(avutil SHARED IMPORTED)
set_target_properties(avutil PROPERTIES IMPORTED_LOCATION ${distribution_DIR}/libavutil.so)
# 添加 ffmpeg 的 avcodec、swresample、avutil 模块 end======
​
find_library(log-lib log)
target_link_libraries(
        tolyffmpeg
        avcodec
        swresample
        avutil
        ${log-lib})
复制代码

---

4. 构建产物

点击小锤子，可以在 build 中看到一些构建产物，其中的 so 只会包含引入的相关模块：

---

默认情况下四种架构都会构建，可以在 app/build.gradle 中指定只构建哪些，比较支持的架构越多，应用体积越大。如下所示：

android {
    defaultConfig {
        externalNativeBuild {
            cmake {
                abiFilters 'armeabi-v7a', 'arm64-v8a'
            }
        }
    }
复制代码

---

5. C++ 代码修改和运行结果

如下代码，引入了 libavcodec/avcodec.h 头文件，使用其中的 avcodec_configuration 方法获取信息，进行返回。

---->[src/main/cpp/native-lib.cpp]----
#include 
#include 
extern "C"{
#include 
}
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_toly1994_tolyffmpeg_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv* env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(avcodec_configuration());
}
复制代码

如下就是编译时的配置信息，通过 C++ 获取，返回给 Java 端，进行显示。

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四、小结

这就是最基本的利用 NDK 编译 FFmpeg 动态链接库。其实仔细想想，项目中的 C++ 文件也是被 NDK 编译成 libtolyffmpeg.so 库，才能被 Java 所调用。

最后用官网的几句话收尾：Android NDK 是一组使您能将 C 或 C++（“原生代码”）嵌入到 Android 应用中的工具。 NDK 将 C 和 C++ 代码编译到原生库中，然后使用 Android Studio 的集成构建系统 Gradle 将原生库打包到 APK 中。Java 代码随后可以通过 Java 原生接口 (JNI) 框架调用原生库中的函数。