一、NDK/JNI
NDK
NDK(Native Development Kit)-原生开发工具包，使得能够在Android上
去使用C/C++代码;
JNI
JNI即Java Native Interface,Java和Native接口，就是Java和C/C++之间通讯的桥梁; 为什么要有JNI,因为Java和C/C++之间是无法直接相互调用的，也就是无法直接通讯，就和Java和JS之间也不能直接相互调用，中间需要翻译者来处理，JNI就是为了实现Java和C/C++之间这两种不同语言之间的通讯的；
JNI并不是Android中的技术，它是Java本身就具有的功能，是由JVM支持JNI功能
-那么为什么需要在Android上去使用C/C++代码?
因为我们知道开发Android我们是使用Java/Kotlin语言进行开发的,那么不论是Java还是Kotlin,最终都是编译成字节码文件.dex文件，然而字节码文件是Java/Kotlin经过一定语义编译之后的产物，并不是完全可以运行的机器码指令；所以运行应用时还是需要进一步的编译成机器码才能够执行;
而C/C++是完全的编译型语言，编译之后是机器码文件，运行应用时，可以直接执行的，所以效率肯定是要比Java/Kotlin要高的；所以一些对一些比较耗性能的操作，如音视频编解码，图像处理等操作，最好还是交由C/C++代码中去执行，这样能够大大提高应用的执行效率；
二、NDK开发环境配置
所需工具:使用AndroidStudio即可，但是需要增加下面两个工具NDK、CMake ；
NDK和CMake都可以在Android Studio 中的Tools/SDK Manager/SDK Tools下下载
CMake
CMake就是一个编译工具，可以根据提供的脚本来把C/C++代码编译成so库,和Gradle作用很类似，只不过CMake是用来编译本地语言(C/C++)的;
三、NDK开发
1.新建一个Native项目
Android Studio 新建一个项目，新建项目时，项目模板选择Native C++
新建项目成功后,我们可以看一下项目的目录结构;
在src/main目录下 有一个cpp目录，与java目录同级，cpp目录下有一个 CMakeLists.txt文件和native-lib.cpp
CMkeLists.txt就是CMake脚本文件
native-lib.cpp 是C++源文件
app Module build.gradle中会有一些NDk相关的配置
android{
defaultConfig {
...
externalNativeBuild {
cmake {
cppFlags ""
}
}
}
externalNativeBuild {
cmake {
path "src/main/cpp/CMakeLists.txt"
version "3.10.2"
}
}
}
2.设置调试模式
在Run/Edit Configuration/Debug Configurations中 Debugger 调试有四个选项
Auto、 自动检测
Java、 只调试Java代码
Native、 只调试Native代码
Dual、 Java+Native两种都用
注意不要选择Java和Native，选择Auto或者Dual
3.编写编译脚本文件CMakeLists.txt
CMake是一个跨平台的C++编译工具，所谓编译就是把C++代码编译成静态库或者动态库
CMakeLists.txt就是CMake的编译脚本文件，
CMake编译C++是通过CMakeLists.txt编译脚本来进行编译的;
CMakeLists.txt常用编译脚本
(1)include_directories(dir_path)
//设置头文件的查找目录,可以使用多次include_directories设置多个头文件
//查找目录
举例： include_directories(${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/giflib)
(2)add_library(编译生成的库名,
编译生成库的类型(STATIC/SHARED),
编译的库所使用的C/C++源文件(.c/.cpp文件)(可能会有很多)
.
.
.
) //指定编译生成库
举例：add_library(
native-lib
SHARED
native-lib.cpp)
上面这个add_library就指定了编译生成的库的名字为native-lib,库的类型为
动态库，库所使用或者依赖的所以C/C++源文件只有一个native-lib.cpp
这里编译native-lib库只使用了一个C/C++源文件native-lib.cpp，但是大多情况下，
编译库，可能会使用依赖到很多C/C++源文件；
如：
add_library(
native-lib
SHARED
native-lib.cpp，
a.cpp,
b.cpp
....
)
这样把所有使用到的C/C++源文件一个个写进来是可以的，但是当非常多的时候，就很容易写漏，
而且也很麻烦; 可以使用file() 这个脚本，来设置C/C++的查找路径的别名，最终使用这个查找路径
别名，就可以替代写这个路径下的所有C/C++源文件了
(3) file(GLOB 别名 某路径下某种类型文件) 查找某路径下所有某种类型文件
举例：
#设置查找GifLib库实现源文件(.c)文件目录
file(GLOB giflib_C_DIR ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/giflib/*.c)
#设置自己编写的C++实现源文件(.CPP)查找目录
file(GLOB CSUTOM_CPP_DIR ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/*.cpp)
然后上面说到的add_library()设置编译生成库依赖很多C/C++源文件的是偶，就可以使用
file()设置C/C++源文件查找别名
add_library(
native-lib
SHARED
${CSUTOM_CPP_DIR}
${giflib_C_DIR}
)
(4) target_link_libraries(生成库的名字,
生成库所链接的或者说是使用到的其他动态库或者静态库
) //设置生成库使用到的所有其他动态库或者静态库
举例：
target_link_libraries(
native-lib
a
b
....
）
生成库使用到了哪些其他动态库或者静态库都要写进来，如果很多的情况下一个个写就很麻烦了
和add_library()写使用到的所有C/C++源文件一样，也可以借助file()来设置使用到的动态库或者
静态库文件查找路径别名;
#查找所有so库
file(GLOB SO_DIR ../../../libs/${CMAKE_ANDROID_ARCH_ABI}/*.so)
target_link_libraries( # Specifies the target library.
native-lib
${SO_DIR}
)
(5) set(变量名 变量值) //用于定义一个变量指代后面的变量值
比如但我们需要使用一个目录路径的时候，这个目录路径很长，并且在CMakeLists.txt中
多个地方使用到，我们可以通过set()来定义一个变量指代这个目录路径，后面在使用到这个
路径的时候，使用这个简单的变量来替代；
set(LINK_DIR ../../../../libs/${CMAKE_ANDROID_ARCH_ABI})
file(GLOB SO_DIR ${LINK_DIR}/*.so)
(6)find_library(库的别名 库名) //从系统查找依赖库
find_library(
log-lib
log)
find_library(
jnigraphics-lib
jnigraphics
)
target_link_libraries( # Specifies the target library.
native-lib
${SO_DIR}
${log-lib}
${jnigraphics}
)
log和jnigraphics都是NDK中自带的动态链接库
新建Native项目后，CMakeLists.txt默认已经有了一些一些基本配置，可以让我们正常编译使用native-lib.cpp了;
# For more information about using CMake with Android Studio, read the
# documentation: https://d.android.com/studio/projects/add-native-code.html
# Sets the minimum version of CMake required to build the native library.
cmake_minimum_required(VERSION 3.10.2)
#Declares and names the project.
project("nativedemo")
# Creates and names a library, sets it as either STATIC
# or SHARED, and provides the relative paths to its source code.
# You can define multiple libraries, and CMake builds them for you.
# Gradle automatically packages shared libraries with your APK.
add_library( # Sets the name of the library.
native-lib
# Sets the library as a shared library.
SHARED
# Provides a relative path to your source file(s).
native-lib.cpp )
# Searches for a specified prebuilt library and stores the path as a
# variable. Because CMake includes system libraries in the search path by
# default, you only need to specify the name of the public NDK library
# you want to add. CMake verifies that the library exists before
# completing its build.
find_library( # Sets the name of the path variable.
log-lib
# Specifies the name of the NDK library that
# you want CMake to locate.
log )
# Specifies libraries CMake should link to your target library. You
# can link multiple libraries, such as libraries you define in this
# build script, prebuilt third-party libraries, or system libraries.
target_link_libraries( # Specifies the target library.
native-lib
# Links the target library to the log library
# included in the NDK.
${log-lib} )
4.加载C/C++库
Android 系统 API提供了两种加载C/C++库的方式:
一种是直接加载APK中的C/C++库文件;
第二种是通过文件地址来加载C/C++库文件；
（1）加载APK中的C/C++库文件
库文件可能是动态库so库，或者是静态库.a,或者是C/C++源文件
加载方式：
static {
System.loadLibrary("native-lib"); //注意不要写库文件扩展名
}
（2）加载外部的C/C++ so库
如SD卡下的C/C++库 ,这里要注意的是，如果是加载外部的库文件，只能加载动态库so库，并且这个库文件的位置只能在/system/lib目录下，或者是在应用的安装包目录下/data/data/packagename/,
而且这两个路劲又是有权限保护的不能直接访问,所以一般我们是将库文件复制到我们应用自己的应用目录下/data/data/packagename/com.xxx.xxx
System.load(" C/C++库文件的绝对路径(注意不需要写库文件扩展名)");
5.实现Java和C++互相调用
因为我们新建的项目模板是Native C++,所以项目中已经自动为我们创建了一个native-lib.cpp,C++源代码文件，MainActivtiy中也声明了一个native方法与native-lib.cpp中对应的native方法对应，并且在MainActivtiy中调用了native方法；
来演示Java中调用C/C++方法
下面我们来分析一下native方法:
Native方法中的包名要和Java方法中的包名对应上，Native层中JNI方法命名格式
为Java_包名类名方法名 之间全部是下划线分隔 :
Java_com_nado_jniproject_MainActivity_stringFromJNI
参数：JNIEnv *env和jobject thiz
这个jobject类型的thiz就是对应外层的Java对象 jobject就是Java中的Object
Java类型 C类型 以及 JNI别名 对应如下：
Java 类型 JNI 别名 C 类型
boolean jboolean unsigned char
byte jbyte signed char
char jchar unsigned short
short jshort short
int jint int
long jlong long
float jfloat float
double jdouble double
String jstring char*
Class jclass /
Object jobject /
由于Java和C语言之间是无法直接调用的，两种语言的基本类型是不一样的，例如Java中有boolean类型，而在C中就没有这种类型，但是C语言还是有if-else判断的，那怎么判断true或者false？ C中使用char类型，当char的值是0就是false非0就是true;基于这种情况，JNI重新定义了一些类型，以便C和Java对应上；
运行应用，我们可以在MainActivity中成功的显示从调用C/C++方法获取到的字符串
上面我们学习了Java中调用C/C++方法，为了清楚的了解Java和C之间的互相调用，还需要学习一下Native中调用Java方法
我们首先在MainActivity中定义一个Java方法,正常的定义就可以
public void callJavaMethod(String str) {
Log.e(TAG, "callJavaMethod: "+str);
}
然后在native-lib.cpp的方法中调用这个Java方法:
#include <jni.h>
#include <string>
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_nado_jniproject_MainActivity_stringFromJNI(
JNIEnv *env,
jobject thiz
) {
std::string hello = "Hello from C++";
jclass cls = env->GetObjectClass(thiz);
jmethodID methodID=env->GetMethodID(cls,"callJavaMethod","(Ljava/lang/
String;)V");
char* text="123";
env->CallVoidMethod(thiz,methodID,env->NewStringUTF(text));
return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}
运行之后，可以看到logcat中成功打印出了如下内容，说明C/C++中成功调用了
Java中的方法
分析Native方法中调用Java方法：
jclass cls = env->GetObjectClass(thiz);
jmethodID methodID=env->GetMethodID(cls,"callJavaMethod","(Ljava/lang/
String;)V");
char* text="123";
env->CallVoidMethod(thiz,methodID,env->NewStringUTF(text));
上面这一段代码就是Native方法调用Java代码的过程,这段代码很像Java中的反射调用对象的方法
jclass cls = env->GetObjectClass(thiz); //这段代码就是获取Java对象的Class对象
jmethodID methodID=env->GetMethodID(cls,"callJavaMethod","(Ljava/lang/
String;)V");
//这段代码是为了获取Java类中的某个方法的；
GetMethodID有三个参数，第一个参数就是jclass
对象；
第二个参数"callJavaMethod"就是Java中的方法名；
第三个参数时方法的签名,方法的签名是对方法参数和返回值的描述；
在Java中允许方法的重载，这个时候需要sign来进行区分；
签名的书写规则： (参数类型签名)返回值类型签名
数据类型 签名
boolean Z
byte B
char C
short S
int I
long J
float F
double D
void V
object L开头，然后以/分割包的完整类型，再加;号，如Ljava/lang/String;
Array 以[开头，再加上数组元素的签名，比如int[]，签名就是[I，Object数组签名就是
[Ljava/lang/Object;
//调用Java中的方法
char* text="123";
env->CallVoidMethod(thiz,methodID,env->NewStringUTF(text));
Native方法的静态注册与动态注册
静态注册：
上面这种在Java中定义一个方法,然后在Native层定义一个Java_包名_类名_方法名(形参)的对应方法，这种属于Native方法的静态注册;
动态注册：
与之对应的还有一种Native方法的注册方式，动态注册；
动态注册的步骤：
(1) 首先还是和静态注册一样，在Java层定义一个native关键字修饰的方法
(2) 在你的C++源文件中重写JNI_OnLoad方法
/**
* 最终在Java层调用 stringFromJNI这个方法
就会调用nativestringFromJNI到这个方法，
因为，注册的时候， JNINativeMethod数组中
stringFromJNI，传入的函数指针就是nativestringFromJNI
*/
jstring nativestringFromJNI(JNIEnv *env, jobject thiz) {
char *str = "stringFromJNI";
return env->NewStringUTF(str);
}
/**
* Native方法的数组，动态注册Native方法，可以注册多个;
* JNINativeMethod是一个结构体，这个结构体里有三个内容
* 方法名字:这里的名字就是Java层定义的Native方法的名字,一定保持一致
* 方法签名：就是正常的函数签名 "()Ljava/lang/String;"
* 一个函数指针:这里的函数指针就是当Java层调用stringFromJNI这个方法的时候
* 最终就会调用Native层这个函数指针对应的方法
*/
JNINativeMethod jniNativeMethods[] = {
{
"stringFromJNI",
"()Ljava/lang/String;",
(char *) nativestringFromJNI
}
};
extern "C"
JNIEXPORT jint
JNI_OnLoad(JavaVM *javaVm, void *) {
JNIEnv *jniEnv = nullptr;
javaVm->GetEnv(reinterpret_cast<void **>(&jniEnv), JNI_VERSION_1_6);
//Jaav层Native方法所在的类
const char *mainActivityClsPackage = "com/example/jnidemo/MainActivity";
jclass mainActivityClass = jniEnv->FindClass(mainActivityClsPackage);
//jniNativeMethods就是数组的名字，也即一个指针
jniEnv->RegisterNatives(mainActivityClass, jniNativeMethods,
sizeof(jniNativeMethods) / sizeof(JNINativeMethod)
);
return JNI_VERSION_1_6;
}
JNI_OnLoad方法实际是你最终要生成的动态库的C++源文件中的一个方法，当你在Java层通过System.loadLibrary(“native-lib”)加载这个动态库的时候，这个时候JNI_OnLoad()方法就会被自动调用;
动态注册Native方法就是要在JNI_OnLoad这个方法通过JNIEnv来实现Java层定义的Native方法的动态注册;
以上就是Android NDK开发，Java和C/C++相互调用的过程；
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