初识Android NDK

本文介绍Windows环境下搭建Android NDK开发环境，并创建一个简单的使用Native代码的Android Application。

一、环境搭建

二、JNI函数绑定

三、例子

一、环境搭建

1. 操作系统：Windows7 64位

2. 安装Java，最新的JDK8貌似还不支持，敢于折腾的同学可以试试，下载JDK7安装即可，别忘了添加JDK的bin目录到PATH环境变量。http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk7-downloads-1880260.html。"jdk-7u71-windows-x64.exe"

3. 下载Android ADT Bundle，https://developer.android.com/sdk/index.html。"adt-bundle-windows-x86_64-20140702.zip"

4. [可选]使用SDK Manager更新到最新，本文编辑之时API Level已经更新到21了。

5. 下载NDK开发包，解压即可，路径要固定不要轻易改动，因为Eclipse的NDK插件会配置这个路径。https://developer.android.com/tools/sdk/ndk/index.html。"android-ndk-r10b"

6. 安装NDK插件，在Eclipse中，打开菜单Help>Install New Software，Work with里用下拉菜单选择Android Developer Tools Update Site，下面就会出现Developer Tools的分组，展开选择Android Native Development Tool，点击Finish安装。不用选择Developer Tools里面其他的插件，它们已经安装好了。

从NDK r7开始就不需要使用cygwin了，因此以上就是所有的环境搭建步骤。

二、JNI函数绑定

先在Eclipse中创建一个Android Project。然后添加Native支持，在Project Explorer中右键选择新建的工程，在菜单中选择Android Tools>Add Native Support，会自动创建好JNI目录和Android.mk，以及配置好C\C++ Include路径。

JNI中Java方法调用Native方法的绑定有两种方法：一种是自动绑定，只需要C函数名和Java方法名称按照一定的规则能匹配上就能自动绑定。可以通过javah工具将绑定的规则都处理好，生成头文件方便使用，也可以根据规则自己定义函数，不使用生成头文件的方法。具体的规则是：

1. C函数要加上前缀"Java_"。

2. Java中package路径中的圆点要转换成下划线，类名和方法名都保持原样，用下划线隔开。

3. C方法中比Java方法多了两个参数放在最前面，JNIEnv*和jobject。前者是起到C代码和Java代码交互作用的一个结构体指针，后者是调用这个函数的Java对象在C代码中的代表。

4. Java调用Native方法还涉及到参数和返回值的传递，Java中的类型会转换为C中的对应类型，可以精确对应的类型有基本数据类型（如jint, jdouble）、数组（如jintArray）、String（jstring），其他类型一律当做Object（jobject）。

例如Java中定义的一个Activity的类：

package com.example.myhellojni;
public class MyHelloJniActivity extends Activity {
    private native String getNativeString();
}

在C文件中的对应函数：

jstring Java_com_example_myhellojni_MyHelloJniActivity_getNativeString(JNIEnv* env, jobject thiz) {
    return ...;
}

还有一种动态注册的方法，使得C代码定义的函数不必遵守命名规则也可以与Java中的方法绑定起来。这种绑定是在C代码中实现的，需要在加载这个动态链接库的时候的回调函数JNI_OnLoad中注册。注册方法见代码：

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

// 要绑定到Java的native方法
jstring ajey_getNativeString(JNIEnv* env, jobject thiz) {
    return (*env)->NewStringUTF(env, "what? this is a native string!!!!");
}

// 计算数组大小的小技巧，只能用于数组，不能用于指针（因为指针的sizeof得不到指针指向内存的大小）
#define SIZE_OF_ARRAY(array)  (sizeof(array)/sizeof(array[0]))

static JNINativeMethod gMethods[] = { // 这个结构体数组是传给register函数的参数，定义了java方法和C函数的对应关系
    // 成员依次是java方法名称、参数和返回值签名字符串、对应的C函数名
    { "getNativeString", "()Ljava/lang/String;", (void*)ajey_getNativeString },
};

static int registerNatives(JNIEnv* env) {
    // 先找到java的class。注意gMethods中并没有定义是哪个类的方法，需要在注册的时候指明。
    jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "com/ajeyone/myhellojni/MyHelloJniActivity");
    if (clazz == NULL) {
        return JNI_FALSE;
    }
    // 这一步是真正注册的地方
    if ((*env)->RegisterNatives(env, clazz, gMethods, SIZE_OF_ARRAY(gMethods)) < 0) {
        return JNI_FALSE;
    }
    return JNI_TRUE;
}

jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {
    JNIEnv* env = NULL;
    // 第一步获取JNIEnv
    if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
        return -1;
    }
    // 第二步注册
    if (!registerNatives(env)) {
        return -1;
    }
    // 成功返回表示JNI version的常量，失败返回-1
    return JNI_VERSION_1_4;
}

以上代码有一个奇怪的地方：env指针（vm指针也是这样）使用这种方式来调用函数：(*env)->function(env, ...)，原因是JNIEnv实际上是typedef定义的指针类型，那么JNIEnv* env就是二级指针，因此需要(*env)->的方式来使用；而且有点像C++中对象成员函数的调用，但这些代码不是用C++编译的而是用C编译的，实际上是结构体中定义了函数指针，所以需要将"this"指针显式地传递过去，也就是env本身。jni.h中也为C++定义了基于对象的访问JNIEnv的方式，实际上是对C函数的包装，使其在C++中更容易使用，如果你的代码是写在cpp文件中的，那么使用的就是C++对象的方式，这时JNIEnv不再是一个typedef的指针，而是一个类类型，直接使用env->function(...)就行了，而且也不需要将env当做第一个参数传递给function。

三、例子

使用Android Tools>Add Native Development Support的时候，将Library名称定义成MyHelloJni。需要注意的是不要忘记写加载动态库的代码，否则肯定是找不到Native方法的。在Eclipse中C\C++代码不会在保存时自动编译，需要自己在菜单中选择Build或者在运行App时触发编译。

前面Java代码中Activity的全部内容：

package com.ajeyone.myhellojni;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

public class MyHelloJniActivity extends Activity {

	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		TextView text = new TextView(this);
		text.setText(getNativeString());
		setContentView(text); // 保持简单，未使用layout文件
	}

	private native String getNativeString();
	
	static { // 放在这里是一般的做法，如果有需求可以在其他地方加载
		System.loadLibrary("MyHelloJni"); // 千万不要忘了加载动态库
	}
}