Android JNI&NDK程式設計小結及建議

前言

由於網上關於JNI/NDK相關的知識點介紹的比較零散而且不具備參照性，所以寫了這篇JNI/NDK筆記，便於作為隨時查閱的工具型別的文章，本文主要的介紹了在平時專案中常用的命令、JNI資料型別、簽名等，便於查閱相關資料。文末相關參考資料比較適合剛接觸或者不熟悉Android NDK開發的朋友參閱。

常用命令

javac 編譯java原始檔生成.class檔案

由於JNI對應的標頭檔案由javah工具根據對應的.class檔案生成，所以在進行JNI程式設計之前，寫好Java程式碼後需要先編譯，在使用javah生成對應的標頭檔案

javah -jni自動生成標頭檔案

舉例說明：

• 生成普通的JNI標頭檔案

  javah -classpath path -jni -d outputdirpath com.mrljdx.JavaNativeCode

• 在Java函式中包含Android相關的引數程式碼，則需要在classpath中新增android.jar包的絕對路徑地址

  javah -classpath path:$ANDROID_HOME/path/android.jar -jni -d outputdirpath com.mrljdx.JavaNativeCodeWithAndroid

javap -s -p 檢視函式簽名

-s: 顯示簽名（只顯示public型別的簽名） -p:顯示所有函式、成員變數的簽名

舉例說明：

javap -classpath pacakage_path_dir -s -p com.mrljdx.JavaCode

JNI資料型別和型別簽名

資料型別

JNI的資料型別包括：基本型別和引用型別。這一點和Java的語言特性一致，基本型別包括jboolean、jchar、jint、jlong、jbyte、jshort、jfloat、jdouble、void，與Java型別的對應關係如下：

JNI中引用型別主要有類、物件和陣列，這點也上符合Java的語法規範，對應的關係如下：

JNI型別簽名

JNI的型別簽名標識了一個特定的Java型別，這個型別可以是類和方法，也可以是資料型別。

• 型別簽名
  類的簽名採用”L+包名+類名+;”標識，包名中將.替換為/即可。
  比如String類的簽名：
  Ljava/lang/String;
  注意末尾的;屬於簽名的一部分。
  再比如Android中Context類的簽名：
  Landroid/content/Context;

• 基本資料型別簽名
  基本資料型別的簽名採用一系列大寫字母來標識，如下：

可以發現除了 long基本資料型別的簽名為J之外其他的都比較容易辨識，估計是由於之前的類型別的簽名開頭為L+包名+類名+;設計者為了區分所以簽名為J

• 陣列的型別簽名
  陣列的型別簽名比起類型別和基本資料型別的要稍微複雜一點，不過還是很好理解的。對於陣列來說，它的簽名為[+型別簽名，舉例說明：
  String[] 陣列型別對應的簽名：
  [Ljava/lang/String;
  可以發現，就是在String的類簽名前加了個[
  同理基本資料型別簽名int[]的簽名：
  [I
  注意這裡基本型別後面是不帶分號的。
  那麼多維陣列呢？可以類推，int[][] 的簽名為[[I ，而String[][]的簽名為[[Ljava/lang/String;

• 方法的簽名
  在JNI中會經常需要在C/C++程式碼中呼叫Java的函式，這時候就會用到方法的簽名。方法的簽名為(+引數型別簽名+)+返回值型別簽名，比如：
  方法： boolean login(String username,String password)的方法簽名如下：
  (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String)B 如果這裡不理解的話，請再去看看之前關於基本型別，類型別的簽名部分內容。

小技巧:使用 類似於javap -classpath pathdir -s -p com.sample.JavaCode 的 javap -s -p 命令也可以幫助檢視一些類中各種方法和成員變數的簽名。

JNI相關命名解釋

• 函式名的格式遵循規則：Java_包名_類名_方法名

• JNIEXPORT、JNICALL、JNIEnv和jobject 都是JNI標準中所定義的型別或者宏

• JNIEnv * : 指向JNI環境的指標，可以透過JNIEnv * 訪問JNI提供的介面方法

• JNIEXPORT、JNICALL：是jni.h中所定義的宏。

注：JNIEnv * 可以簡單的理解為Java和C/C++ 之間相互呼叫的橋樑，我們可以透過JNIEnv * 呼叫C/C++定義的方法，也可以在C/C++中透過JNIEnv * 來呼叫Java類中的方法。下面將會講到C/C++中呼叫Java的方法，注意JNIEnv *的作用。

在C/C++中呼叫Java方法

首先說明一點，在Android開發過程中使用NDK主要是為了提高程式碼的安全性，有些遊戲公司可能是為了方便利用已有的C/C++開源庫來進行平臺移植，其實在效能提升方面，NDK的作用並不是很明顯。所以有時候一些在Java中實現起來非常簡單的程式碼放在JNI裡面做會顯得吃力不討好，所以乾脆就直接在JNI中呼叫Java的方法，我們只把加密和驗證的一些邏輯寫到JNI層就行了。
在JNI中呼叫Java方法流程如下：

1. 在Java中定義一個靜態方法供JNI呼叫，注意要是靜態的。

2. 在JNI中利用env來呼叫Java中定義的靜態方法

3. 呼叫宣告好的靜態方法

可能流程說的比較抽象，用程式碼簡單說明一下：

1. 定義靜態方法：

   //對應包名：com.mrljdx.jni.HelloJNIpublic static void helloJava() {    
       System.out.println("Hello JavaCode");
   }

2. JNI宣告靜態方法：

   static void static_helloJava(JNIEnv *env){
         jclass clazz = env->FindClass("com/mrljdx/jni/HelloJNI");
         jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(clazz, "helloJava", "()V");
         env->CallStaticVoidMethod(clazz, mid);
   }

3. 呼叫宣告好的靜態方法:

   static_helloJava(env);

在AndroidStudio中NDK程式設計配置注意事項：

1. 在專案的gradle.properties中新增ndk支援：

   android.useDeprecatedNdk=true

2. 配置build.gradle看程式碼註釋：

   defaultConfig {    
        minSdkVersion 9   
        targetSdkVersion 23   
        versionCode 1    
        versionName "1.0"    
       //配置ndk 支援   
       ndk {        
             //編譯的so庫名稱 libsecurity.so
             moduleName "security"       
             //指定編譯後的庫支援的平臺
             abiFilters "armeabi", "mips", "x86", "armeabi-v7a"  
             //用於指定應用應該使用哪個標準庫，此處新增c++庫支援   
             stl "stlport_static"    
         }
   }

3. 在AndroidStudio中寫JNI程式碼有一個比較爽的地方，就是Android.mk系統會在編譯時自動幫你生成，你只需要配置build.gradle就行了。注意jni相關程式碼需要放在src/main/jni目錄下。如果對gradle配置不瞭解可以參考我的部落格：

小結

在我們做產品的時候，應該考慮該用JNI&NDK的時候就用，一切出發點是基於使用者的體驗和資料安全，我覺得在以下幾種情況下建議使用NDK:

1. 重用現有的程式碼，比如C/C++的程式碼在Android中的重用。

2. 資料安全，比如將Http的請求加密和解密演算法放在NDK中去實現，這樣可以提高應用的安全。

3. 提升效能，由於Android裝置製造商在手機中給每個應用分配了可用的最大RAM，有時候為了效能考慮，可以透過Native程式碼向系統來“借”一些記憶體，儘量少的使用系統分配給應用的記憶體。（參考Infoq：)

參考文章及書籍

•  : 一本不厚的書，關於Android相關的效能最佳化建議都是滿滿的乾貨，適合有一定開發經驗的人參考。

•  : 關於google官方的培訓課程提出了在使用NDK做本地開發時的一些最佳化建議。

•  ： 一個系列的文章，適合剛接觸JNI/NDK開發的朋友學習。

•  ：關於JNI的介紹比少，如果你對Android開發想深入理解一些View衝突、屬性動畫那麼可以推薦一看。如果只想學習JNI相關內容，推薦看  的內容。

END

原文連結：http://www.apkbus.com/blog-705730-61428.html