Android NDK编程
一、NDK简介
1.1 什么是NDK
NDK是一系列工具的集合，全称为Android Native Development Kit，用于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。这些工具对开发者的帮助是巨大的；
1.2 为什么使用NDK
1. 方便不同平台之间的代码移植；
2. 方便进行库的重复使用；
3. 在某些情况下提性能，特别是像游戏这种计算密集型应用；
4. 使用第三方库，现在许多第三方库都是由C/C++库编写的，比如Ffmpeg这样库；
5. 不依赖于Dalvik Java虚拟机的设计；
6. 代码的保护，由于APK的Java层代码很容易被反编译，而C/C++库反编译难度大；
1.3 JNI和NDK的关系
1.3.1 简述
JNI负责Java与C/C++进行互相操作，NDK提供工具方便在Android平台使用JNI；
1.3.2 详解
JNI提供一些列的接口，允许Java类与C/C++等本地编辑语言（在JNI中，这些语言被称为 本地语言）编写的应用 程序、模块 、库进行交互操作。比如，在Java类中使用C语言库中的函数或在C语言中使用 Java类库，都需要借助JNI；
Android NDK是一个开发工具集，提供一系列工具快速开发C/C++的动态库，并能自动将 .so/.dll 和 Java 应用一起打包到Apk；NDK提供工具可以方便JNI调用C/C++,而且提供了交叉编译器可以修改.mk文件生成特定CPU平台的动态库，并能将so和java应用一起打包到apk中；
二、NDK开发实例-使用命令
2.1 NDK开发包
接下来以Ubuntu虚拟机为平台，介绍如何安装NDK开发环境；
2.1.1 NDK开发包下载
下载地址：NDK 下载 | Android NDK | Android Developers
下载完后解压
2.1.2 加入环境变量
1. 打开终端，在当前home目录下执行 sudo gedit .bashrc，在打开的文件的最后位置输入如下内容，并保存退出；
# set NDK env
NDKROOT=/media/zhuziwen/code/Myfile/NDK/android-ndk-r23b-linux
export PATH=$NDKROOT:$PATH2. 执行 source .bashrc，使配置的环境变量生效；
2.2 NDK开发步骤
接下来将讲述如何通过NDK完成C语言动态链接库的生成，再通过JNI来调用该动态库返回运算结果；
主要工作是：编写Java代码，使用native声明需要本地实现的方法add；通过javah -jni命令生成带有JNI样式的头文件；使用C代码实现该函数并编写相应的编译规则文件Android.mk；最后由ndk-build命令生成动态链接库，并将其打包到应用程序。接下来将描述具体步骤：
2.2.1 编写Java源代码
源代码功能：定义整型a作为保存AddNum反馈的结果，并最终显示在TextView上;
1. 代码第16行的add方法在使用NDK开发的.so动态链接库中完成；
2. Java源代码中native声明add为本地方法，比如使用C/C++实现；
3. 一般使用static块加载动态库，该块中使用System.loadLibrary()加载库，myjni为动态库的名字；
Java代码如下：
1. com.android.ndkdemo.MainActivity.java
package com.android.ndkdemo;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
TextView tv1;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
int a = add(5,4); //需要相加的两个数字
tv1 = findViewById(R.id.tv);
tv1.setText("a = " + a); //在屏幕上显示a的结果
}
public native int add(int a, int b);
static
{
//装载lib*.so文件
System.loadLibrary("NativeAdd");
}
}2.2.2 生成Java头文件
1. 拷贝 jni.h 头文件
（1）生成头文件之前，需要从Linux系统安装的JDK目录下将 jni.h 文件拷贝到当前NDK根目录；
（2）先要查找Linux系统当前安装的JDK目录，查找方法参考如下文章；
查找JDK目录：在linux中查看jdk的版本以及安装路径-CSDN博客
（3）在你的JDK目录的include目录下有一个jni.h的文件，将其复制到NDK根目录下即可；
2. 生成 com_android_ndkdemo_MainActivity.h 头文件
进入NDK根目录下，输入命令javah -jni com.android.ndkdemo.MainActivity，生成JNI样式的头文件，即com_addnum_AddNum.h，该文件中含有JNI函数的声明（这里属于静态注册）；
com_android_ndkdemo_MainActivity.h代码内容如下：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include "jni.h"
/* Header for class com_android_ndkdemo_MainActivity */
#ifndef _Included_com_android_ndkdemo_MainActivity
#define _Included_com_android_ndkdemo_MainActivity
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: com_android_ndkdemo_MainActivity
* Method: add
* Signature: (II)I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_android_ndkdemo_MainActivity_add
(JNIEnv *, jobject, jint, jint);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
注意点：
（1）生成JNI头文件后，记得把其中的 #include
jint JNICALL Java_com_android_ndkdemo_MainActivity_add (JNIEnv *, jobject, jint, jint)即是本地方法中需要实现的方法，需要保持方法名一致，否则将导致错误。native对应的函数名要以Java_开头，后面分别跟着com_android_ndkdemo（包名）、MainActivity（类名）、add（函数名）。
关于JNI基本原理和函数结构，见博客：https://blog.csdn.net/qq_41739313/article/details/121947136
2.2.3 编写C代码和Android.mk
（1）在根目录下（即NDK目录）编写C代码AddNum.c，直接通过return a+b实现加法功能；
#include "com_android_ndkdemo_MainActivity.h"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_android_ndkdemo_MainActivity_add(JNIEnv *env, jobject thiz, jint a, jint b)
{
return a + b;
}（2）编写Android.mk，代码如下：
LOCAL_PATH := $(call my-dir) # 获取当前路径，并保存在LOCAL_PATH中
NDK_PROJECT_PATH := .
include $(CLEAR_VARS) # 由编译系统提供，GNU MAKEFILE清除LOCAL_XXX变量，除了LOCAL_PATH以外
LOCAL_MODULE := NativeAdd # 指定编译出的库名
LOCAL_SRC_FILES := AddNum.c # 指定编译源文件
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) # 指定编译成动态链接库，BUILD_STATIC_LIBRARY为静态库说明：
参考：Android.mk 用法解析2_09的专栏-CSDN博客_call my-dir
2.2.4 编写Application.mk
（1）在NDK根目录下创建Application.mk文件，内容如下：
APP_BUILD_SCRIPT := Android.mk # 指明用于构建Android项目的mk文件的位置
APP_PLATFORM := android-17 # 设置使用的ndk版本，使其与本地下载的ndk版本保持一致
APP_ALLOW_MISSING_DEPS := true # 与APP_PLATFORM := android-17一起起作用注意点：
不加Application.mk会出现如下报错 ：
（1）不加APP_BUILD_SCRIPT := Android.mk，会导致找不到Android.mk，具体报错信息如下：
Android NDK: Your APP_BUILD_SCRIPT points to an unknown file: ./jni/Android.mk
/media/zhuziwen/code/Myfile/NDK/android-ndk-r23b-linux/android-ndk-r23b/build/core/add-application.mk:88: *** Android NDK: Aborting... . Stop.（2）不加 APP_PLATFORM 和 APP_ALLOW_MISSING_DEPS ，会出现如下报错：
Android NDK: APP_PLATFORM not set. Defaulting to minimum supported version android-16. 2.2.5 生成动态链接库
在终端，进入NDK根目录，输入 ndk-build NDK_PROJECT_PATH=. NDK_APPLICATION_MK=Application.mk 命令，即可生成动态链接库，该命令执行过程中，会根据Android.mk中规定的编译规则将AddNum.c编译成libNativeAdd.so。
如果编译成功，会在NDK根目录下生成libs和obj目录，在libs目录中有几个子目录，每个子目录对应一个平台，在其中都有一个libNativeAdd.so的动态链接库文件，将其复制到NDK根目录下；
2.2.6 运行测试
打开AVD模拟器或者把apk安装到手机上，就可以看到通过调用本地方法实现加法功能，输出结果正确；
三、 NDK开发实例-使用AS
本节主要讲解在Linux环境下如何使用ndk-build构建工具来进行NDK开发，以及ndk-build构建工具在Android Stuido中的快捷工具配置。
关于其中涉及到的JNI的相关知识与原理，见博客：https://blog.csdn.net/qq_41739313/article/details/121947136
3.1 安装NDK工具包
在SDK Tools中安装NDK开发环境（File > Settings > Appearance & Behavior > System Settings > Android SDK > SDK Tools）：
3.2 新建NDK项目
（1）正常新建一个Android空项目；
（2）进入project显示模式，在src -> main下创建文件夹jni，用于编写原生代码；
3.3 快捷键配置
在Android Studio中，可以将 javah -jni 命令和 ndk-build 命令配置成快捷键，博主未配置成功，感兴趣的同学可以参考Android NDK开发（二） 使用ndk-build构建工具进行NDK开发 - 简书
本文采取直接在Android Studio界面下方的Terminal中执行相关命令的方式，见后文；
3.4 创建Java文件
在java目录下com.android.ndkdemo包下创建并编辑Java文件；
package com.android.ndkdemo;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
TextView tv1;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
int a = add(5,4); //需要相加的两个数字
tv1 = findViewById(R.id.tv);
tv1.setText("a = " + a); //在屏幕上显示a的结果
}
public native int add(int a, int b);
static
{
//装载lib*.so文件
System.loadLibrary("NativeAdd");
}
}3.5 生成Java头文件
（1）cd app/src/main/java
（2）javah -jni com.android.ndkdemo.MainActivity 该命令结束后，就在java目录下生成了头文件com_android_ndkdemo_MainActivity.h，内容如下，不用再修改jni.h了；
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include
/* Header for class com_android_ndkdemo_MainActivity */
#ifndef _Included_com_android_ndkdemo_MainActivity
#define _Included_com_android_ndkdemo_MainActivity
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: com_android_ndkdemo_MainActivity
* Method: add
* Signature: (II)I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_android_ndkdemo_MainActivity_add
(JNIEnv *, jobject, jint, jint);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
3.6 编写C代码和Android.mk
（1）在app/src/main/jni目录下新建AddNum.c文件，内容如下，与上一节一致；
#include "com_android_ndkdemo_MainActivity.h"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_android_ndkdemo_MainActivity_add(JNIEnv *env, jobject thiz, jint a, jint b)
{
return a + b;
}（2）在app/src/main/jni目录下新建Android.mk文件（jni目录上鼠标右键，New -> C/C++ File），内容如下；
#include "com_android_ndkdemo_MainActivity.h"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_android_ndkdemo_MainActivity_add(JNIEnv *env, jobject thiz, jint a, jint b)
{
return a + b;
}3.7 新建Application.mk
（1）在app/src/main/jni目录下新建Application.mk，内容如下；
APP_BUILD_SCRIPT := Android.mk # 指明用于构建Android项目的mk文件的位置
APP_PLATFORM := android-17 # 设置使用的ndk版本，使其与本地下载的ndk版本保持一致
APP_ALLOW_MISSING_DEPS := true # 与APP_PLATFORM := android-17一起起作用
3.8 ndk-build
（1）将 com_android_ndkdemo_MainActivity.h 头文件拷贝到jni目录；
（2）cd ../jni
（3）ndk-build NDK_APPLICATION_MK=Application.mk
（4）ndk-build执行后会在jni所在的同级目录生成一个libs文件，其中每个子文件夹下都有一个libNativeAdd.so动态库文件，将其拷贝到java/com.android.ndkdemo目录下；
3.9 测试
这个时候连接手机进行测试，就能看到 界面显示 "a=9"。
附录
基础
| Android NDK开发之JNI基础篇
实践
| JNI与NDK编程知识基础详解
| NDK 编译的三种方式
| 在 NDK 开发中引入第三方静态库和动态库
| NDK开发中Native与Java交互
| Android NDK开发（二） 使用ndk-build构建工具进行NDK开发 - 简书
进阶与补充
| NDK开发中的几个重要知识点
| JNI与NDK编程函数注册与C++调用Java详解
| JNI与NDK编程常用方法史上最全总结和详解
| Android NDK开发基础之C语言的内存管理
文章链接总结
| JNI与NDK编程(基础到精通)最全总结