Android NDK初識

codeteenager發表於2018-06-07
Android

Android NDK是Android軟體開發包(SDK)的相關工具集，用來擴充套件Android SDK的功能，從而使開發人員能夠使用機器程式碼生成的程式語言(如C、C++和組合語言)實現一些對程式碼效能要求較高的模組，並將這些模組嵌入到Android應用程式中使用。

什麼是Android NDK？

Android NDK是Android軟體開發包(SDK)的相關工具集，用來擴充套件Android SDK的功能，從而使開發人員能夠使用機器程式碼生成的程式語言(如C、C++和組合語言)實現一些對程式碼效能要求較高的模組，並將這些模組嵌入到Android應用程式中使用。

NDK 不適用於大多數初學的 Android 程式設計者，對許多型別的 Android 應用沒什麼價值。 因為它不可避免地會增加開發過程的複雜性，所以通常不值得使用。 但如果您需要執行以下操作，它可能很有用：

  • 在平臺之間移植其應用。
  • 重複使用現有庫，或者提供其自己的庫供重複使用。
  • 在某些情況下提高效能，特別是像遊戲這種計算密集型應用。

Android NDK提供的元件

Android NDK不是一個單獨的工具，他是一個包含API、交叉編譯器、連結程式、偵錯程式、構建工具、文件和示例應用程式的綜合工具集。以下是Android NDK的一些主要元件：

  • ARM、x86和MIPS交叉編譯器
  • 構建系統
  • Java原生介面標頭檔案(jni)
  • C庫
  • Math庫
  • POSIX執行緒
  • 最小的C++庫
  • ZLib壓縮庫
  • 動態連結庫
  • Android日誌庫
  • Android畫素緩衝區庫
  • Android原生應用APIs
  • OpenGL ES 3D圖形庫
  • OpenSL ES原生音訊庫
  • OpenMAX AL最小支援

Android NDK的結構

Android NDK元件都被安裝在NDK的根目錄下，下面介紹一些重要的檔案和子目錄。

  • ndk-build：ndk-build 指令碼用於在 NDK 中心啟動構建指令碼，這些指令碼：
    • 自動探測您的開發系統和應用專案檔案以確定要構建的內容。
    • 生成二進位制檔案。
    • 生成二進位制檔案。
  • ndk-gdb：該shell指令碼允許用GUN偵錯程式除錯原生元件。
  • ndk-stack：該shell指令碼可以幫助分析原生元件崩潰時的堆疊追蹤。
  • build：該目錄包含了Android NDK構建系統的所有模組。
  • platforms：該目錄包含了支援不同Android目標版本的標頭檔案和庫檔案。Android NDK構建系統會根據具體的Android版本自動引用這些文件。
  • sources：該目錄包含了可供開發人員匯入到現有的Android NDK專案的一些共享模組。
  • toolchains：該目錄包含目前Android NDK支援的不同目標機體系結構的交叉編譯器。Android NDK目前支援ARM、X86和MIPS機體系結構。Android NDK構建系統根據選定的體系結構使用不同的交叉編譯器。

Android NDK的開發流程

  1. 在java中宣告Native方法

    public native String hello();
複製程式碼

  2. 在jni目錄中實現原生方法

    1. 首先建立jni目錄。

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    2. 在jni目錄中建立c/c++檔案，並實現對應的方法。

      #include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_cn_com_codeteenager_ndkone_MainActivity_hello(JNIEnv *env, jobject obj) {

 return env->NewStringUTF("Hello World");
}
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    3. 新增Android.mk檔案。

      LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := helloworld
LOCAL_SRC_FILES := HelloWorld.cpp
LOCAL_C_INCLUDES += $(LOCAL_PATH)
 #LOCAL_LDLIBS := -llog
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
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    4. 新增Application.mk檔案。

      # 指定生成哪些cpu架構的庫
APP_ABI := armeabi-v7a
# 此變數包含目標 Android 平臺的名稱
APP_PLATFORM := android-22
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      ​

  3. 通過命令列開啟jni目錄，然後執行ndk-build命令指令碼進行編譯。編譯後的專案結果如圖所示。

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    • jni：該目錄包含原生元件的原始碼以及描述原生元件構建方法的Android.mk構建檔案。
    • libs：在Android NDK構建系統的構建過程中建立該目錄。他包含指定的目標機體系結構的獨立子目錄，在打包過程中該目錄被包含在APK檔案中。
    • obj：這是一箇中間目錄，編譯原始碼後所產生的目標檔案都儲存在該目錄下。

Android NDK構建系統

Android NDK的構建系統是基於GUN Make的。該構建系統的主要目的是使開發人員能夠用很短的構建文件來描述原生的Android應用程式。

Android NDK的其他兩種編譯方式

上述Android NDK的開發流程中通過配置Android.mk來編譯是其中的一種方式，還有兩種方式。

通過配置Android Studio中build.gradle來編譯

這種方式簡化了編寫Android.mk檔案，跟上述流程一樣，只是不需要編寫Android.mk和Application.mk，但是需要新增兩樣配置。

  • 在專案的gradle.properties中，新增android.useDeprecatedNdk = true。

  • 在主Module的build.gradle的defaultConfig裡新增

    ndk{
     	moduleName 'hello'
        abiFilter 'armeabi-v7a'
   	}
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注意：這種方式無法再Android Studio3.0以上使用，只能在3.0以下使用，3.0及以上採用cmake來編譯生成so檔案。

通過Android Studio的cmake外掛編譯

在Android Studio2.2及以上版本中，可以使用cmake外掛來編譯c庫，這也是最新的ndk開發方式。首先你需要在SDK Tools中下載CMake和LLDB這兩個元件，當然ndk也是必須的。

  • CMake：一款外部構建工具，可與Gradle搭配使用來構建原生庫。如果您想用ndk-build，則不需要此元件。
  • LLDB：一種除錯程式，Android Studio使用它來除錯原生程式碼。

當你安裝好上述兩個元件後，你可以使用Android Studio建立支援C/C++的新專案。步驟如下：

  1. 在嚮導的 Configure your new project 部分，選中 Include C++ Support 核取方塊。

  2. 點選 Next。

  3. 正常填寫所有其他欄位並完成嚮導接下來的幾個部分。

  4. 在嚮導的 Customize C++ Support 部分，您可以使用下列選項自定義專案：

    • C++ Standard：使用下拉選單選擇您希望使用哪種 C++ 標準。選擇 Toolchain Default 會使用預設的 CMake 設定。
    • Exceptions Support：如果您希望啟用對 C++ 異常處理的支援，請選中此核取方塊。如果啟用此核取方塊，Android Studio 會將 -fexceptions 標誌新增到模組級 build.gradle 檔案的 cppFlags 中，Gradle 會將其傳遞到 CMake。
    • Runtime Type Information Support：如果您希望支援 RTTI，請選中此核取方塊。如果啟用此核取方塊，Android Studio 會將 -frtti 標誌新增到模組級 build.gradle 檔案的 cppFlags 中，Gradle 會將其傳遞到 CMake。

  5. 點選 Finish，建立成功，專案結構如下圖所示。

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    • cpp資料夾用於存放C/C++檔案。
    • 在External Build Files中，CMakeLists.txt是構建原生庫的CMake指令碼。

當你建立完成專案後點選Android Studio中Build->Make Project，系統會幫你構建完成後，你就可以在相對應Module下的build->intermediates->cmake下找到so庫。

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