AndroidStudio实现JNI的示例详解

1. NDK简介
Android NDK 是在SDK前面又加上了“原生”二字，即Native Development Kit，因此又被Google称为“NDK”

1.1 NDK产生的背景
Android平台从诞生起，就已经支持C、C++开发。
众所周知，Android的SDK基于Java实现，这意味着基于Android SDK进行开发的第三方应用都必须使用Java语言。
但这并不等同于“第三方应用只能使用Java”。
在Android SDK首次发布时，Google就宣称其虚拟机Dalvik支持JNI编程方式，
也就是第三方应用完全可以通过JNI调用自己的C动态库，
即在Android平台上，“Java+C”的编程方式是一直都可以实现的。

不过，Google也表示，使用原生SDK编程相比Dalvik虚拟机也有一些劣势，Android SDK文档里，找不到任何JNI方面的帮助。
即使第三方应用开发者使用JNI完成了自己的C动态链接库（so）开发，但是so如何和应用程序一起打包成apk并发布？
这里面也存在技术障碍。比如程序更加复杂，兼容性难以保障，无法访问Framework API，Debug难度更大等。
开发者需要自行斟酌使用。
　
于是NDK就应运而生了。NDK全称是Native Development Kit。
NDK的发布，使“Java+C”的开发方式终于转正，成为官方支持的开发方式。
NDK将是Android平台支持C开发的开端。

1.2 为什么使用NDK
    1.代码的保护。由于apk的java层代码很容易被反编译，而C/C++库反编译难度较大。
    2.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。
    3.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，从而提高应用程序的执行效率。
    4.便于移植。用C/C++写得库可以方便在其他的嵌入式平台上再次使用。

1.3 NDK简介
1.NDK是一系列工具的集合
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集成了交叉编译器，并提供了相应的mk文件隔离CPU、平台、ABI等差异，开发人员只需要简单修改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。
 
2.NDK提供了一份稳定、功能有限的API头文件声明
Google明确声明该API是稳定的，在后续所有版本中都稳定支持当前发布的API。
从该版本的NDK中看出，这些API支持的功能非常有限，
包含有：C标准库（libc）、标准数学库（libm）、压缩库（libz）、Log库（liblog）。

1.4 NDK的安装
见《 Ubuntu14.04下最新Android NDK安装 》

1.5 NDK的目录结构说明
 . build：    该目录存放的使用NDK的mk脚本，mk脚本指定了编译参数
 . docs：     该目录存放的是NDK的使用帮助文档
 . platforms：这里面存放的是与各个Android版本相关的平台（x86，arm，mips）相关C语言库和头文件
 . prebuilt： 预编译工作目录
 . samples：  存放的是演示程序
 . sources：  存放的是NDK工具链的C语言源码
 . tests：    测试相关的文件
 . toolchains：工具链，存放了三种架构的静态库等文件
 . ndk-build.cmd：Window平台使用NDK的命令
 . ndk-build：Linux平台使用NDK的命令

2. JNI入门
2.1 新建一个Android工程
这一步很简单，只需要命名下工程的名字，一路向下即可，最后编译并运行测试下；

2.2 修改 MainActivity.java文件
修改 app->src->main->java->MainActivity，
定义一个native方法:

...
public class MainAcitivity extends AppCompatActivity {
  // 新定义的native方法，意思是该方法的具体实现交给c语言实现
  public native String helloC();

...

2.3 创建jni目录及文件
切换到“Project”视图，
在 app->src->main下，右键选择“New->Directory”
填入目录名"jni", 并点击"OK".
在jni目录下创建hello.c源文件，代码清单如下:

// 引入头文件
#include <stdio.h>
#include <jni.h>
#include "hello.h"

// 定义在MainActivity.java类中的helloC对应的C语言函数
jstring Java_com_example_luis_jnihello_MainActivity_helloC(JNIEnv* env, jobject obj){
  char* str = "hello from C";

// 调用 jni.h中定义的创建字符串函数
  jstring string = (*(*env)).NewStringUTF(env, str);
  return string;
}

NOTE:
上面的代码虽然简单但是关于jni.h头文件和方法名必须单独说明;

JNI中C源文件方法名的命名规则
这里的命名规则指用于跟java文件中native方法对应的C语言方法，而C语言中的其他方法命名只要符合C语言规则就行。

jstring Java_com_example_luis_jnihello_MainActivity_helloC(JNIEnv* env, jobject obj) 中，
 . jstring是方法返回值类型，我们可以把jstring看成是java中String跟C语言中char*类型的一个中间转换类型，
   java跟C语言的数据类型是不一样的，他们之间要想互相调用就必须通过一种中介来实现，这个中介就是在jni.h头文件中定义的。

. 关于更多的转换类型，在本文档的第2章会有更详细的说明。

. 方法名第一个字母必须是Java，首单词大写，然后下划线_，
    然后是将该方法所在的包、类、方法用“_”连接起来,比如com.sample.luis.jnihello.MainActivity类中的helloC方法，
    转变成C语言中的方法名为Java_com_sample_luis_jnihello_MainActivity_helloC。
    方法的形参有两个是必须的也就是不管java中的方法是否有形参，但是C语言中对应的方法必须有JNIEnv* env,和jobject obj，
    如果java方法中还用其他形参，那么在C语言中严格按照顺序排在jobject obj参数的后面即可。

. 上面的env代表指向JVM的指针，obj是调用该方法的java对象。

2.4 使用NDK编译生成hello.so文件
从终端进入jni目录:
$ cd jni
$ ls
hello.c
hello.h

从NDK安装目录的sample/hello-jni/jni目录复制文件
$ cp /opt/android-ndk-r10e/samples/hello-jni/Application.mk ./
$ cp /opt/android-ndk-r10e/samples/hello-jni/Android.mk  ./

再在Android中修改Android.mk
修改后的Android.mk文件清单如下，
LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := hello
LOCAL_SRC_FILES := hello.c

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

我们只需要修改LOCAL_MODULE和LOCAL_SRC_FILES两个参数即可。
LOCAL_MODULE参数是指定编译后的目标文件的名称，其实编译好的目标文件名为libhello.so，
LOCAL_SRC_FILES指定了要编译的源文件。

还可以通过修改Application.mk文件来指定生成的动态库的类型：
如按以的修改则只会生成一种动态库:
# Build both ARMv5TE and ARMv7-A machine code.
APP_ABI := armeabi x86

也可所设置成生成所有平台都支持的动态库:
APP_ABI :=all

在终端运行命令:
$ ndk-build

命令运行后，它会

2.4 修改jni的库目录 
将app->src->main->libs改成
app->src->main->jniLibs

NOTE:
每次运行后ndk-build后，都需要修改这个目录名，否则对动态库的修改不会生效；

2.5 修改 gradle->gradle.properties
在文件的最末行添加:
android.useDeprecateNdk=true

2.6 配置项目NDK目录
选择菜单
File->Project Structure->Android NDK location:
填入NDK的安装路径；

2.7 在MainActivity.java中调用 C语言
代码清单如下:

...
public class MainAcitivity extends AppCompatActivity {
  // 新定义的native方法，意思是该方法的具体实现交给c语言实现
  public native String helloC();
  
  // 加载libhello.so动态库，但是我们在加载时必须去掉lib和后缀
  static {
    System.loadlibrary("hello");
  }

@Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);

// 调用并显示
    TextView tv = new TextView(this);
    tv.setText(helloC());
    setContentView(tv);
  }

...

3. 编译运行
运行后，会显示:

hello from C

表示测试成功！

参考文档：
http://bbs.itheima.com/thread-189661-1-1.html