目錄
1、基礎(chǔ)概念
├──1.1、JNI
├──1.2、NDK
├──1.3、CMake與ndk-build
2、環(huán)境搭建
3、Native C++ 項(xiàng)目（HelloWord案例）
├── 3.1、項(xiàng)目創(chuàng)建（java、kotlin）
├── 3.2、CMake的應(yīng)用（詳細(xì)講解）
├── 3.3、ndk-build的應(yīng)用（詳細(xì)講解）
JNI（Java Native Interface）Java本地接口，使得Java與C/C++具有交互能力
NDK（Native Development Kit） 本地開發(fā)工具包，允許使用原生語言（C和C++）來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的部分功能
Android NDK開發(fā)的主要作用：
1、特定場(chǎng)景下，提升應(yīng)用性能；
2、代碼保護(hù)，增加反編譯難度；
3、生成庫文件，庫可重復(fù)使用，也便于平臺(tái)、項(xiàng)目間移植；
當(dāng)我們基于NDK開發(fā)出native功能后，通常需要編譯成庫文件，給Android項(xiàng)目使用。
目前，有兩種主流的編譯方式：CMake__與__ndk-build
__CMake__與__ndk-build__是兩種不同的編譯工具（與Android代碼和C/C++代碼無關(guān)）
CMake
CMake是Androidstudio2.2之后引入的跨平臺(tái)編譯工具（特點(diǎn)：簡單易用，2.2之后是默認(rèn)的NDK編譯工具）
如何配置：
1、創(chuàng)建CMakeLists.txt文件，配置CMake必要參數(shù)；
2、使用gradle配置CMakeLists.txt以及native相關(guān)參數(shù)；
如何編譯庫文件：
1、Android Studio執(zhí)行Build即可；
ndk-build
ndk-build是NDK中包含的腳本工具（可在NDK目錄下找到該工具，為了方便使用，通常配置NDK的環(huán)境變量）
如何配置：
1、創(chuàng)建Android.mk文件，配置ndk-build必要參數(shù)；
2、可選創(chuàng)建application.mk文件，配置ndk-build參數(shù) (該文件的配置項(xiàng)可使用gradle的配置替代)；
3、使用gradle配置Android.mk以及native相關(guān)參數(shù)；
2、如何編譯庫文件（兩種方式）：
1、Android Studio執(zhí)行Build即可（執(zhí)行了：Android.mk + gradle配置）；
2、也可在Terminal、Mac終端、cmd終端中通過ndk-build命令直接構(gòu)建庫文件（執(zhí)行了：Android.mk）
JNI安裝
JNI 是JDK里的內(nèi)容，電腦上正確安裝并配置JDK即可 (JDK1.1之后就正式支持了);
NDK安裝
可從官網(wǎng)自行下載、解壓到本地，也可基于AndroidStudio下載解壓到默認(rèn)目錄;
編譯工具安裝
cmake 可基于AndroidStudio下載安裝;
ndk-build 是NDK里的腳本工具，NDK安裝好即可使用ndk-build;
當(dāng)前演示，使用的Android Studio版本如下（當(dāng)前最新版）：
啟動(dòng)Android Studio --> 打開SDK Manager --> SDK Tools，如下圖所示：
我們選擇NDK、CMake、LLDB（調(diào)試Native時(shí)才會(huì)使用），選擇Apply進(jìn)行安裝，等安裝成功后，NDK開發(fā)所依賴的環(huán)境也就都齊全了。
新建項(xiàng)目，選擇 Native C++，如下圖：
新創(chuàng)建的項(xiàng)目，默認(rèn)已包含完整的native 示例代碼、cmake配置 ，如下圖：
這樣，我們就可以自己定義Java native方法，并在cpp目錄中寫native實(shí)現(xiàn)了，很方便。
但是，當(dāng)我們寫完native的實(shí)現(xiàn)代碼，希望運(yùn)行APP，查看JNI的交互效果，此時(shí)，就需要使用編譯工具了，咱們還是先看一下Android Studio默認(rèn)的Native編譯方式吧：CMake
在CMake編譯之前，咱們應(yīng)該先做哪些準(zhǔn)備工作？
1、NDK環(huán)境是否配置正確？
-- 如果未配置正確是無法進(jìn)行C/C++開發(fā)的，更不用說CMake編譯了
2、C/C++功能是否實(shí)現(xiàn)？
-- 此次演示主要使用系統(tǒng)默認(rèn)創(chuàng)建的native-lib.cpp文件，關(guān)于具體如何實(shí)現(xiàn)：后續(xù)文章再詳細(xì)講解
3、CMakeLists.txt是否創(chuàng)建并正確配置？
-- 該文件是CMake工具編譯的基礎(chǔ)，未配置或配置項(xiàng)錯(cuò)誤，均會(huì)影響編譯結(jié)果
4、gradle是否正確配置？
-- gradle配置也是CMake工具編譯的基礎(chǔ)，未配置或配置項(xiàng)錯(cuò)誤，均會(huì)影響編譯結(jié)果
除此之外，咱們還應(yīng)該學(xué)習(xí)CMake的哪些重要知識(shí)？
1、CMake工具編譯生成的庫文件默認(rèn)在什么位置？apk中庫文件又是在什么位置？
2、CMake工具如何指定編譯生成的庫文件位置？
3、CMake工具如何指定生成不同CPU平臺(tái)對(duì)應(yīng)的庫文件？
帶著這些問題，咱們開始CMake之旅吧：
編譯前，建議先檢查下工程的NDK配置情況（不然容易報(bào)一些亂七八糟的錯(cuò)誤）：
File --> Project Structure --> SDK Location，如下圖（我本地的Android Studio默認(rèn)沒有給配置NDK路徑，那么，需要自己手動(dòng)指定一下）：
因?yàn)楸竟?jié)主講CMake編譯工具，代碼就不單獨(dú)寫了，咱們直接使用工程默認(rèn)生成的native-liv.cpp，簡單調(diào)整一下native實(shí)現(xiàn)方法的代碼吧（修改返回文本信息）：
因Native C++工程默認(rèn)已配置好了CMakeLists.txt和gradle，所以咱們可直接運(yùn)行工程看效果，如下圖：
JNI交互效果我們已經(jīng)看到了，說明CMake編譯成功了。那么，這究竟是怎么做到的呢？咱們接著分析一下吧：
安卓工程編譯時(shí)，會(huì)執(zhí)行CMake編譯，在 工程/app/build/.../cmake/ 中會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的so文件，如下圖：
繼續(xù)編譯安卓工程，會(huì)根據(jù)build中的內(nèi)容，生成我們的*.apk安裝包文件。我們找到、反編譯apk安裝包文件，查找so庫文件。原來在apk安裝包中，so庫都被存放在lib目錄中，如下圖：
在前面介紹CMake定義時(shí)，提到了CMake是基于CMakeLists.txt文件和gradle配置實(shí)現(xiàn)編譯Native類的。那么，咱們先來看一下CMakeLists.txt文件吧：
#cmake最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
#添加庫
add_library(
# 庫名
native-lib
# 類型：
# SHARED 是指動(dòng)態(tài)庫，對(duì)應(yīng)的是.so文件
# STATIC 是指靜態(tài)庫，對(duì)應(yīng)的是.a文件
# 其他類型:略
SHARED
# native類路徑
native-lib.cpp)
# 查找依賴庫
find_library(
# 依賴庫別名
log-lib
# 希望加到本地的NDK庫名稱，log指NDK的日志庫
log)
# 鏈接庫，建立關(guān)系（ 此處就是指把log-lib 鏈接給 native-lib使用 ）
target_link_libraries(
# 目標(biāo)庫名稱（native-lib 是咱們要生成的so庫）
native-lib
# 要鏈接的庫（log-lib 是上面查找的log庫）
${log-lib})
實(shí)際上，CMakeList.txt可配置的內(nèi)容遠(yuǎn)不止這些，如：so輸出目錄，生成規(guī)則等等，有需要的同學(xué)可查下官網(wǎng)。
接著，咱們?cè)倏匆幌耡pp的gradle又是如何配置CMake的呢？
apply plugin: 'com.android.application'
android {
compileSdkVersion 29
buildToolsVersion "29.0.1"
defaultConfig {
applicationId "com.qxc.testnativec"
minSdkVersion 21
targetSdkVersion 29
versionCode 1
versionName "1.0"
testInstrumentationRunner "androidx.test.runner.AndroidJUnitRunner"
//定義cmake默認(rèn)配置屬性
externalNativeBuild {
cmake {
cppFlags ""
}
}
}
//定義cmake對(duì)應(yīng)的CMakeList.txt路徑（重要）
externalNativeBuild {
cmake {
path "src/main/cpp/CMakeLists.txt"
}
}
}
dependencies {
implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])
implementation 'androidx.appcompat:appcompat:1.1.0'
implementation 'androidx.constraintlayout:constraintlayout:1.1.3'
testImplementation 'junit:junit:4.12'
androidTestImplementation 'androidx.test.ext:junit:1.1.1'
androidTestImplementation 'androidx.test.espresso:espresso-core:3.2.0'
}
實(shí)際上，gradle可配置的cmake內(nèi)容也遠(yuǎn)不止這些，如：abi、cppFlags、arguments等，有需要的同學(xué)可查下官網(wǎng)。
如果希望將so庫生成到特定目錄，并讓項(xiàng)目直接使用該目錄下的so，應(yīng)該如何配置呢？
比較簡單：需要在CMakeList.txt中配置庫的輸出路徑信息，即：
CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY
# cmake最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
# 配置庫生成路徑
# CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR是指 cmake庫的源路徑，通常是build/.../cmake/
# /../jniLibs/是指與CMakeList.txt所在目錄的同級(jí)目錄：jniLibs (如果沒有會(huì)新建)
# ANDROID_ABI 生成庫文件時(shí)，采用gradle配置的ABI策略（即：生成哪些平臺(tái)對(duì)應(yīng)的庫文件）
set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI})
# 添加庫
add_library( # 庫名
native-lib
# 類型：
# SHARED 是指動(dòng)態(tài)庫，對(duì)應(yīng)的是.so文件
# STATIC 是指靜態(tài)庫，對(duì)應(yīng)的是.a文件
# 其他類型:略
SHARED
# native類路徑
native-lib.cpp)
# 查找依賴庫
find_library(
# 依賴庫別名
log-lib
# 希望加到本地的NDK庫名稱，log指NDK的日志庫
log)
# 鏈接庫，建立關(guān)系（ 此處就是指把log-lib 鏈接給native-lib使用 ）
target_link_libraries(
# 目標(biāo)庫名稱（native-lib就是咱們要生成的so庫）
native-lib
# 要鏈接的庫（上面查找的log庫）
${log-lib})
還需要在gradle中配置 jniLibs.srcDirs 屬性（即：指定了lib庫目錄）：
sourceSets {
main {
jniLibs.srcDirs = ['jniLibs']//指定lib庫目錄
}
}
接著，重新build就會(huì)在cpp相同目錄級(jí)別位置生成jniLibs目錄，so庫也在其中了：
注意事項(xiàng)：
1、配置了CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR，并非表示編譯時(shí)直接將so生成在該目錄中，實(shí)際編譯時(shí)，so文件仍然是
先生成在build/.../cmake/中，然后再拷貝到目標(biāo)目錄中的
2、如果只配置了CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR，并未在gradle中配置 jniLibs.srcDirs，也會(huì)有問題，如下：
More than one file was found with OS independent path 'lib/arm64-v8a/libnative-lib.so'
此問題是指：在編譯生成apk時(shí)，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)so目錄，android studio不知道使用哪一個(gè)了，所以需要咱們
告訴android studio當(dāng)前工程使用的是jniLibs目錄，而非build/.../cmake/目錄
我們可以在cmake中設(shè)置abiFilters，也可在ndk中設(shè)置abiFilters，效果是一樣的：
defaultConfig {
applicationId "com.qxc.testnativec"
minSdkVersion 21
targetSdkVersion 29
versionCode 1
versionName "1.0"
testInstrumentationRunner "androidx.test.runner.AndroidJUnitRunner"
externalNativeBuild {
cmake {
cppFlags ""
abiFilters "arm64-v8a"
}
}
}
defaultConfig {
applicationId "com.qxc.testnativec"
minSdkVersion 21
targetSdkVersion 29
versionCode 1
versionName "1.0"
testInstrumentationRunner "androidx.test.runner.AndroidJUnitRunner"
externalNativeBuild {
cmake {
cppFlags ""
}
}
ndk {
abiFilters "arm64-v8a"
}
}
按照新的配置，我們重新運(yùn)行工程，如下圖：
再反編譯看下工程，果然只有arm64-v8a的so庫了，不過庫文件在apk中仍然是放在lib目錄，而非jniLibs（其實(shí)也很好理解，jniLibs只是我們本地的目錄，便于我們管理庫文件，真正生成apk時(shí)，仍然會(huì)按照lib目錄放置庫文件），如下圖：
至此，CMake的主要技術(shù)點(diǎn)都講完了，接下來咱們看下NDK-Build吧~
在ndk-build編譯之前，咱們又應(yīng)該先做哪些準(zhǔn)備工作？
1、ndk-build環(huán)境變量是否正確配置？
-- 如果未配置，是無法在cmd、Mac終端、Terminal中使用ndk-build命令的（會(huì)報(bào)錯(cuò)：找不到命令）
2、NDK環(huán)境是否配置正確？
-- 如果未配置正確是無法進(jìn)行C/C++開發(fā)的，更不用說ndk-build編譯了
3、C/C++功能是否實(shí)現(xiàn)？
-- 此次演示主要使用系統(tǒng)默認(rèn)創(chuàng)建的native-lib.cpp文件，關(guān)于具體如何實(shí)現(xiàn)：后續(xù)文章再詳細(xì)講解
-- 注意：為了與CMake區(qū)分，咱們新建一個(gè)“jni”目錄存放C/C++文件、配置文件吧
4、Android.mk是否創(chuàng)建并正確配置？
-- 該文件是ndk-build工具編譯的基礎(chǔ)，未配置或配置項(xiàng)錯(cuò)誤，均會(huì)影響編譯結(jié)果
5、gradle是否正確配置？(可選項(xiàng)，如果通過cmd、Mac終端、Terminal執(zhí)行ndk-build，可忽略)
-- gradle配置也是ndk-build工具編譯的基礎(chǔ)，未配置或配置項(xiàng)錯(cuò)誤，均會(huì)影響編譯結(jié)果
6、Application.mk是否創(chuàng)建并正確配置？（可選項(xiàng)，一般配ABI、版本，這些項(xiàng)均可在gradle中配置）
-- 該文件也是ndk-build工具編譯的基礎(chǔ)，未配置或配置項(xiàng)錯(cuò)誤，均會(huì)影響編譯結(jié)果
除此之外，咱們還應(yīng)該學(xué)習(xí)ndk-build的哪些重要知識(shí)？
1、ndk-build工具如何指定編譯生成的庫文件位置？
2、ndk-build工具如何指定生成不同CPU平臺(tái)對(duì)應(yīng)的庫文件？
帶著這些問題，咱們繼續(xù)ndk-build之旅吧：
介紹NDK-Build定義時(shí)，提到了其實(shí)它是NDK的腳本工具。那么，咱們還是先進(jìn)NDK目錄找一下吧，ndk-build工具的位置如下圖：
如果我們希望任意情況下都能便捷的使用這種腳本工具，通常做法是配置其環(huán)境變量，否則我們?cè)赾md、Mac終端、Terminal中執(zhí)行 ndk-build 命令時(shí)，會(huì)報(bào)錯(cuò)：“未找到命令”
配置NDK的環(huán)境變量，也很簡單，以Mac電腦舉例（如果是Windows電腦，網(wǎng)上也有很多關(guān)于配置環(huán)境變量的文章，如果有需要可自行查下）：
1、打開命令終端，輸入命令： open -e .bash_profile，打開bash_profile配置文件
2、寫入如下內(nèi)容（NDK_HOME指向 ndk-build 所在路徑）：
export NDK_HOME=/Users/xc/SDK/android-sdk-macosx/ndk/20.1.5948944
export PATH=$PATH:$NDK_HOME
3、生效.bash_profile配置
source .bash_profile
當(dāng)我們?cè)赾md、Mac終端、Terminal中執(zhí)行 ndk-build 命令時(shí)，如果出現(xiàn)下圖所示內(nèi)容，則代表配置成功了：
咱們使用比較常用的一種ndk-build方式吧：ndk-build + Android.mk + gradle配置
項(xiàng)目中新建jni目錄，拷貝一份CMake的代碼實(shí)現(xiàn)吧：
1、新建jni目錄
2、拷貝cpp/native-lib.cpp 至 jni目錄下
3、重命名為haha.cpp （與CMake區(qū)分）
4、調(diào)整一下native實(shí)現(xiàn)方法的文本（與CMake運(yùn)行效果區(qū)分）
5、新建Android.mk文件
接著，編寫Android.mk文件內(nèi)容：
#表示Android.mk所在目錄
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
#CLEAR_VARS變量指向特殊 GNU Makefile，用于清除部分LOCAL_變量
include $(CLEAR_VARS)
#模塊名稱
LOCAL_MODULE := haha
#構(gòu)建系統(tǒng)用于生成模塊的源文件列表
LOCAL_SRC_FILES := haha.cpp
#BUILD_SHARED_LIBRARY 表示.so動(dòng)態(tài)庫
#BUILD_STATIC_LIBRARY 表示.a靜態(tài)庫
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
配置gradle：
apply plugin: 'com.android.application'
android {
compileSdkVersion 28
defaultConfig {
applicationId "com.aaa.testnative"
minSdkVersion 16
targetSdkVersion 28
versionCode 1
versionName "1.0"
testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
//定義ndkBuild默認(rèn)配置屬性
externalNativeBuild {
ndkBuild {
cppFlags ""
}
}
}
//定義ndkBuild對(duì)應(yīng)的Android.mk路徑（重要）
externalNativeBuild {
ndkBuild{
path "src/main/jni/Android.mk"
}
}
}
dependencies {
implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])
implementation 'com.android.support:appcompat-v7:28.0.0'
implementation 'com.android.support.constraint:constraint-layout:1.1.3'
testImplementation 'junit:junit:4.12'
androidTestImplementation 'com.android.support.test:runner:1.0.2'
androidTestImplementation 'com.android.support.test.espresso:espresso-core:3.0.2'
}
現(xiàn)在，native代碼、ndk-build配置都完成了，咱們運(yùn)行看一下效果吧，如下圖：
通常，可在Android.mk文件中配置NDK_APP_DST_DIR
指定源目錄與輸出目錄（與CMake類似）
#表示Android.mk所在目錄
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
#設(shè)置庫文件的輸入目錄
#輸出目錄 ../jniLibs/
#源目錄 $(TARGET_ARCH_ABI)
NDK_APP_DST_DIR=../jniLibs/$(TARGET_ARCH_ABI)
#CLEAR_VARS變量指向特殊 GNU Makefile，用于清除部分LOCAL_變量
include $(CLEAR_VARS)
#模塊名稱
LOCAL_MODULE := haha
#構(gòu)建系統(tǒng)用于生成模塊的源文件列表
LOCAL_SRC_FILES := haha.cpp
#BUILD_SHARED_LIBRARY 表示.so動(dòng)態(tài)庫
#BUILD_STATIC_LIBRARY 表示.a靜態(tài)庫
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
可在gradle中配置abiFilters（與Cmake類似）
externalNativeBuild {
ndkBuild {
cppFlags ""
abiFilters "arm64-v8a"
}
}
externalNativeBuild {
ndkBuild {
cppFlags ""
}
}
ndk {
abiFilters "arm64-v8a"
}
除了執(zhí)行AndroidStudio的build命令，基于gradle配置 + Android.mk編譯生成庫文件，我們還可以在cmd、Mac 終端、Terminal中直接通過ndk-build命令構(gòu)建庫文件，此處以Terminal為例進(jìn)行演示吧：
先進(jìn)入包含Android.mk文件的jni目錄（Android Studio中可直接選中jni目錄并拖拽到Terminal中，會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到該目錄），再執(zhí)行ndk-build命令，如下圖：
同樣，編譯也成功了，如下圖：
因是直接在Terminal中執(zhí)行了ndk-build命令，所以只會(huì)根據(jù)Android.mk進(jìn)行編譯（不包含gradle配置內(nèi)容，也就不會(huì)執(zhí)行abiFilters過濾），生成了所有默認(rèn)CPU平臺(tái)的so庫文件。
ndk-build命令其實(shí)也可以配上一些參數(shù)使用，此處就不再詳解了。日常開發(fā)時(shí)，還是建議選擇CMake作為Native編譯工具，因?yàn)槭前沧恐魍频?，而且更簡單一些?/p>
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