如何在Android Studio下進行NDK開發

    在AS中進行NDK開發之前，我們先來簡單的介紹幾個大家都容易搞懵的概念：

        1. 到底什麼是JNI，什麼是NDK？

        2. 何為“交叉編譯”？

    先看什麼是JNI？JNI的全稱就是Java Native Interface，即java本地開發接口。可能大家和我一樣，一聽到接口什麼的就犯懵：“我也知道這是java本地開發接口的意思，但它具體是個什麼意思我還是搞不明白。”其實JNI它就是一種協議，一說協議，那它就是對某種東西的一個規範和約束，說的好聽一點就是標準化。如果你想用我這個東西，那你必須要遵守我這邊的規範。像http協議一樣，http作為超文本傳輸協議，它規範了我們上網時從客戶端到服務器端等一系列的運作流程。正因為如此，我們才能暢通無阻的上網。那麼換做JNI也一樣，只不過JNI這個協議是用來溝通java代碼和外部的本地代碼(c/c++)。也就是說有了JNI這個協議，我們才能夠隨意的讓java代碼調用C/C++的代碼，同樣C/C++的代碼也可以調用java的代碼。如果沒有這個協議作為支撐，那麼java和C/C++代碼想要相互調用是不可能的。下面通過兩個圖簡單看一下JNI協議在系統架構中處於什麼位置：

    在上圖中，上層綠色的部分一般都是用Java代碼寫的，下層橘黃色的部分一般都是用C/C++代碼寫的。可以看出，正式由於有了中間JNI的存在我們才可以在Application層通過JNI調用下層中的一些東西。瞭解了JNI的概念後，我們再看看NDK，NDK（Native Development Kit）就比較好理解了，它就是一個本地開發的“工具包”。Java開發要用到JDK，Android開發要用到SDK，那我們在Android中要進行native開發，也要用到它對應的工具包，即NDK。通俗的來講，NDK就是幫助我們可以在Android應用中使用C/C++來完成特定功能的一套工具。 NDK的作用有很多，我們簡單的列舉兩個，比如：

        1.首先NDK可以幫助開發者“快速”開發C(或C++)的動態庫。

        2.其次，NDK集成了“交叉編譯器”。使用NDK，我們可以將要求高性能的應用邏輯使用C開發，從而提高應用程序的執行效率。

    上面提到了“交叉編譯”，我們最後再解釋一下什麼是交叉編譯。大家都知道編譯器在將中間代碼連接成當前計算機可執行的二進制程序時，連接程序會根據當前計算機的CPU、操作系統的類型來轉換。而根據運行的設備的不同，CPU的架構也是不同，大體有如下三種常見的CUP架構：

• arm結構 ：主要在移動手持、嵌入式設備上。我們的手機幾乎都是使用的這種CUP架構。

• x86結構 ： 主要在臺式機、筆記本上使用。如Intel和AMD的CPU 。

• MIPS架構：多用在網關、貓、機頂盒等設備。

若想在使用了基於x86架構CPU的操作系統上編譯出可以在基於arm結構CPU的操作系統上運行的代碼，就必須使用交叉編譯。所以綜上所述：交叉編譯就是在一個平臺下（比如：CPU架構為X86，操作系統為Windows）編譯出在另一個平臺上（比如：CPU架構為arm,操作系統為Linux）可以執行的二進制代碼。Google提供的NDK就可以完成交叉編譯的工作。   

好了，上面的基本概念介紹完以後，我們正式進入AS下NDK開發的講解。   

1.首先，你需要把NDK下載下來NDK下載。下載完成後解壓到任意目錄即可（路徑中不要帶有中文字符）。我的就直接放在D盤的ndk目錄下：                  

2.在AS中為你的項目配置NDK。首先新建一個Android工程JNIDemo，Ctrl + shift + alt + s打開Project Structrue把我們剛才下載好的NDK配置進去，點擊OK。

  3.配置好NDK後，簡單的為我們的項目佈局文件添加一個TextView和一個Button，當點擊Button的時候，我們通過調用底層自己寫好的C/C++代碼來返回一個字符串，最後呈現在TextView上。activity_main.xml佈局代碼：

MainActivity.java

  public class MainActivity extends AppCompatActivity {      @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {      super.onCreate(savedInstanceState);      setContentView(R.layout.activity_main);        final TextView textview = findViewById(R.id.textview);      Button button = findViewById(R.id.button);        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {        @Override        public void onClick(View v) {          textview.setText(JNIUtils.sayHelloFromJNI());        }      });    }  }  	

上面代碼中的JNIUtils.sayHelloFromeJNI()就是我們在與MainActivity相同的包中新建JNIUtils類後在裡面編寫的native方法。如下所示：

可以看到我們上面的sayHelloFromJNI()方法顯示的是警告紅色。把鼠標放到上面，它會提示我們對應的JNI頭文件沒有查找到。那麼接下來我們要做的就是去生成與這個sayHelloFromJNI()方法所對應的頭文件。   

 4.生成頭文件。快捷鍵alt + F12調出AS下的Terminal窗口，在Terminal命令行窗口中輸入如下幾條指令,回車：

前面兩個cd命令沒什麼好說的，就是先進入當前項目的app目錄下，然後再進入Java目錄下。我們重點說一下最後一條命令：javah -d ../jni com.example.zhangxudong.jindemo.JNIUtils。首先，要生成Java類對應的頭文件我們就必須要用到javah這個命令，其次-d表示生成一個目錄，那生成一個什麼樣的目錄，具體又在哪裡去生成這個目錄呢？後面的../jni告示了我們。../表示在當前目錄的上一層目錄，我們當前在Java目錄下，那麼它的上層目錄就是main目錄了。而jni就表示我們生成的目錄的名稱。所以整個../jni就表示在main目錄下生成一個名為jni的目錄。最後一個com.example.zhangxudong.jindemo.JNIUtils就是我們在上面新建的JNIUtils的完整類名了。執行完這幾天指令後，刷新一下目錄我們就可以在main目錄下看到jni這個目錄，並且在它裡面生成了我們JNIUtils類所對應的頭文件。進入頭文件中，代碼是如下這個樣子：
 

  /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */  #include/* Header for class com_example_zhangxudong_jnidemo_JNIUtils */    #ifndef _Included_com_example_zhangxudong_jnidemo_JNIUtils  #define _Included_com_example_zhangxudong_jnidemo_JNIUtils  #ifdef __cplusplus  extern "C" {  #endif  /*   * Class:   com_example_zhangxudong_jnidemo_JNIUtils   * Method:  sayHelloFromJNI   * Signature: ()Ljava/lang/String;   */  JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_zhangxudong_jnidemo_JNIUtils_sayHelloFromJNI    (JNIEnv *, jclass);  #ifdef __cplusplus  }  #endif  #endif

5.頭文件生成以後，我們就需要編寫我們的C/C++代碼了。右鍵jni目錄---->new--->C/C++ Source File

輸入要新建的C/C++文件名稱JNIHello，這裡我們用C++來編寫，所以Type為.cpp，如果你選擇用C來編寫，那麼Type選為.c，點擊ok。這裡說一下，在我們進行NDK開發的時候，選擇用C還是C++，在編寫代碼的時候除了C和C++基本的語法不同外，還是有許多不同地方需要注意。我們後續會慢慢介紹。這裡先默認跟著我的步驟來。                           

JNIHello.cpp代碼如下：

  #include "com_example_zhangxudong_jnidemo_JNIUtils.h"  JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_zhangxudong_jnidemo_JNIUtils_sayHelloFromJNI      (JNIEnv *env, jclass jclass){  return env->NewStringUTF("Hello World From JNI!!!!!");  }

可以看到我們首先需要把原來生成的JNIUtlis對應的頭文件引入進來，下面的代碼基本都是從com_example_zhangxudong_jnidemo_JNIUtils.h中複製粘貼過來的一部分，然後稍加修改。修改的地方主要有sayHelloFromJNI的兩個參數和裡面的簡單實現，參數方面就是加了env和jclass兩個字段。函數裡面的實現呢，就是簡單的返回一個字符串“Hello World From JNI!!!!!”,至於為什麼這麼寫，我會在下一篇文章進行講解，大家現在就需要知道如果要在這裡返回一個字符串就必須要通過env->NewStringUTF("xxxxxx");這行代碼。   

6.上面的搞定以後，我們需要在app的build.gradle中的defaultConfig中加入如下代碼。它表示項目在編譯時生成的動態庫的名字。
 

最後，我們還需在JNIUitls中加載我們生成的動態庫：
 

  public class JNIUtils {    static {      System.loadLibrary("JNIHello");    }    public static native String sayHelloFromJNI();  }

我們把加載動態庫的代碼放到靜態代碼塊中，就是表示在JNIUtils這個類在加載的時候就去加載我們的動態庫。   

7.經過上面的5步，關於如何在AS中進行簡單的NDK所需要的步驟差不多就講完了。不過還有最後一點需要注意。到這裡我們基本就可以執行一下我們的項目了，現在運行一下項目試一試......不出意外的話項目是build不成功的，它會報如下的錯誤:

Error:Execution failed for task ':app:compileDebugNdk'.
 > Error: Flag android.useDeprecatedNdk is no longer supported and will be removed in the next version of Android Studio. Please switch to a supported build system.
 Consider using CMake or ndk-build integration. For more information, go to:
 https://d.android.com/r/studio-ui/add-native-code.html#ndkCompile
 To get started, you can use the sample ndk-build script the Android
 plugin generated for you at:
 E:JNIDemoappuildintermediates dkdebugAndroid.mk
 Alternatively, you can use the experimental plugin:
 https://developer.android.com/r/tools/experimental-plugin.html
 To continue using the deprecated NDK compile for another 60 days, set
 android.deprecatedNdkCompileLease=1515317190556 in gradle.properties
 

因為我這裡用的是Android Studio3.0,報出的這個錯誤很可能和原來版本的AS不同，以前出現類似錯誤的時候，我們的解決方案一般都是在gradle.properties中添加一行這樣的代碼：android.useDeprecatedNdk=true就搞定了。但是AS換為3.0後你可以再試一下這種方案，肯定是不行的，它會提示你“Flag android.useDeprecatedNdk is no longer supported and will be removed in the next version of Android Studio.  Please switch to a supported build system.”大體意思就是最新的AS已經不支持useDeprecatedNdk這個標記了，並且在後續版本的AS中，它將被移除。所以我們新的解決方案就是按照它的提示在gradle.properties中添家android.deprecatedNdkCompileLease=1515317190556這行代碼。
 

最後我們運行一下項目，點擊button,效果如下。可以看到，我們成功的通過java代碼調用了C++的代碼，並返回Hello World From JNI!!!!!這個字符串。          

那我們生成的動態庫（.so文件）都在哪裡呢？點開app--->build--->intermediates--->ndk--->debug--->libs，可以看到各個平臺對應的動態庫都已經生成了。