Android中so文件的生成和调用

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1、so文件介绍
   “so”文件是使用C/C++编写生成的，在Android 平台上快速编译、打包该文件，它是一个动态链接库，而生成“so”文件其实就是JNI开发。

2、JNI开发简介
（1）、JNI简介
  JNI全称为Java Native Interface（JAVA本地调用）。从Java1.1开始，JNI成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码（如C&C++）进行交互。并非从Android发布才引入JNI的概念的。
  JNI是一个协议，这个协议用来沟通java代码和外部的本地代码(c/c++)，外部的c/c++代码也可以调用java代码。
（2）、JNI的作用

• 效率上 C/C++是本地语言，比java更高效；
• 代码移植，如果之前用C语言开发过模块，可以复用已经存在的c代码；
• java反编译比C语言容易，一般加密算法都是用C语言编写，不容易被反编译。

（3）、JNI的数据类型
  Java的数据类型是跟C/C++的数据类型是不一样的，而JNI是处于Java和Native本地库（大部分是用C/C++写的）中间的一层，JNI对于两种不同的数据类型之间必须做一种转换，所以在JNI跟Java之间就会有数据类型的对应关系。
   JNI的数据类型包含两种：基本类型和引用类型。基本类型主要有jboolea、jchar、jbyte等，他们和Java中的数据类型的对应关系如下图所示：

  JNI中的引用类型主要有类、对象和数组，他们和Java中的引用类型的对应关系如下图所示：

（4）、JNI函数命名规则
  javah生成的c/c++头文件的时候，会对java中定义的 native 函数生成对应的jni层函数，如下：

    #include <cn_xinxing_jnitest_CalculateUtils.h> 
    JNIEXPORT jstring JNICALL  Java_cn_xinxing_jnitest_CalculateUtils_getStringFromNative
            (JNIEnv * env, jobject obj, jstring str){
            return str;
    }

   首先函数名的格式遵循如下规则：Java_包名_类名_方法名。比如

   Java_cn_xinxing_jnitest_CalculateUtils_getStringFromNative (JNIEnv * env, jobject obj, jstring str)

  其中cn_xinxing_jnitest是包名，CalculateUtils是类名，getStringFromNative是方法名，jstring 是方法的String类型的参数。JNIEXPORT、JNICALL、JNIEnv和jobject都是JNI标准中所定义的类型或者宏，它们的含义如下：

• JNIEnv * :表示一个指向JNI环境的指针，可以通过它来访问JNI提供的接口方法；

• jobject: 表示Java对象种的this；

• JNIEXPORT和JNICALL: 它们是JNI中所定义的宏可以在jni.h这个头文件中查找到。

    如果不这样命名，当把动态库加载进DVM的时候，通过JNIEnv *指针去查找Java Native方法对应的JNI方法的时候，就会找不到了。

3、NDK的介绍
（1）、NDK的简介
  NDK全称为native development kit本地语言（C&C++）开发包。简单来说利用NDK，可以开发纯C&C++的代码，然后编译成库，让Java程序调用。NDK开发的可以称之为底层开发或者jni（java native interface）层开发。
   NDK是一系列工具的集合，NDK提供了一系列的工具，可以帮助开发者进行c/c++的开发，并能自动将.so打包成apk。NDK集成了交叉编译器，并提供了相应的mk文件可以做到隔离CPU,平台，ABI等差异，只需修改mk文件即可。开发人员只需要简单修改mk文件，就可以创建出“.so”文件。NDK还提供了一份稳定的功能有限的API头文件声明。

（2）、NDK和JNI的关系
  简单来说，NDK是工具，使用NDK可以更方便、快捷的开发JNI，NDK开发是基于JNI的。而JNI，是Java提出的协议，从Java1.1开始，JNI就已经是Java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互，JNI开发便是基于此开发。
  使用NDK开发JNI的步骤如下；
①　JNI接口的设计；
②　使用C/C++实现本地方法；
③　使用NDK生成JNI动态链接库.so文件；
④　将动态链接库复制到Java/Android工程，调用，运行即可。
⑤　so文件生成步骤
⑥　so文件调用

（3）、NDK的配置
  在android studio中下载NDK，然后在系统的环境变量中配置： 环境变量 PATH 下追加 ：G:\AndroidSDK\ndk-bundle 这个表示NDK的位置。

4、so文件的生成步骤（有两种方法，这是方法一）
（1）、新建一个Android Studio 工程 JniTest，新建一个MyJni.java文件:

 public class MyJni {
    static {
        System.loadLibrary("MyJni");   //链接后面生成的MYJni.so库
    }
    public native static String getString();    //native 方法是C语言中要实现的方法
}

（2）、通过将java文件生成.class文件，然后编译成.h文件，这里使用了extend tool来实现一步生成.h文件。

配置javah和ndk-build： 在setting中选择extend tool，然后添加javah 命令的配置（一键生成h文件）
参数：
      Program:    $JDKPath$\bin\javah.exe 这里配置的是javah.exe的路径（基本一致）
                  $JDKPath$可以从右侧按钮（insert mac...）中选择
      Parametes:  $FileClass$ 这里指的是要编译.h文件的java类 （注意这里只填写了FileClass，其他参数没有导入那么自定义的一些model，或者Android.jar中的类是不支持的，可以先生成h然后手动输入特殊的参数。 比如Bitmap，在native方法中先不传这个参数，当生成h文件后，手动添加一个jobject的参数）
      Working:    ModuleFileDir\src\main\java //工作路径，也是.h生成的路径

  通过右键需要生成.h文件的MyJni 类然后找extend tool中的javah，点击就可以获得在Main文件夹下Java文件夹下jni文件夹下对应的.h文件，其中就包含了java中要实现的getString方法。
（2）、在jni文件夹下新建一个C语言程序：

  #include <stdio.h>
  #include <jni.h>
  #include <wu_com_ndktest_JNIUtils.h>
  JNIEXPORT jstring JNICALL Java_wu_com_ndktest_JNIUtils_getString
    (JNIEnv *env, jclass jclass){    //实现.h文件中的方法，返回字符串
      //返回一个字符串
          return (*env)->NewStringUTF(env,"This is my first NDK Application");
    }

（3）、在jni文件夹下新建Android.mk和Application.mk文件。
Android.mk：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)           //固定写法，把路径赋给LOCAL_PATH变量
include $(CLEAR_VARS)                  //清除其他LOCAL变量
LOCAL_MODULE := JNITest             //这个模块的名字，最后生成的.so的名字就是它，要跟java里面的loadLibray的名字一样。
LOCAL_SRC_FILES :=test.c\     //这里是要编译的文件，\ 符号是换行，可以有多个
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)        //SHARED_LIBRARY就是动态库，即.so文件

Application.mk：

APP_ABI := all    / /生成在什么架构下的.so文件，all指所有架构都生成

（4）、在命令行下，cd到jni目录下，输入指令： ndk-build，等一会即可生成.so文件；当然也可以添加extend tool来实现。位于lib目录下，将其放到app/src/main/jniLibs目录下就能用了。

5、so文件的调用
  找到libs下生成的各体系结构下的.so库文件，然后把.so文件复制出来，放到需要使用的程序的Main的JAVA下新建的libs文件夹下：
（1）、把复制的so包，放到项目的libs目录下
（2）、在app module 下的buide.gradle 中添加下面代码：

//放在libs目录中
sourceSets {
main {
    jni.srcDirs=[]             //使用自己编写的两个mk文件，避免android studio想自动生成而导致错误。
    jniLibs.srcDirs = ['src/main/libs']        //libs表示libs文件夹的地址，一定要保证正确
   }
}

这样就可以在安卓中使用c语言或者c++语言了。

6、Android studio使用CMake生成”so”文件：
（1）、使用CMake构建native项目，使用CMake的话，必须要有CMakeLists.txt(注意名字不能写错)，以及对应的cpp资源；在新建项目的时候把 include C++ support 勾选上就可以了，这样在MainActivity终就会生成对应的native方法对应Main文件夹下cpp文件夹的c或c++的文件方法，同样自己也可以定义需要的native方法，通过按alt+Enter就可以选择在c或c++文件中生成对应的方法，就可以在里面实现对应的代码逻辑。而CMakeLists.txt在App文件夹下，如果有需要的话，可以修改里面内容，CMakeLists.txt的内容如下：

# CMake最低版本 cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
# 将需要打包的资源添加进来 
add_library( 
# 库名字 
native_hello 
# 库类型      表示编译生成的是动态链接库 
SHARED     
# 包含的cpp :表示编译文件的相对路径,这里可以是一个文件的路径也可以是多个文件的路径
native_hello.cpp ) 

# 链接到项目中 
target_link_libraries( 
native_hello 
android 
log )

（2）、当然上面介绍的是自动生成的c或c++，不过一般我们都是使用自定义的，这样才能符合自己的需求，方法如下：
AS已经提供了相对便捷的方法。首先在要使用jni调用的工程模块下新建一个

CMakeLists.txt：

代码：
cmake_minimum_required(VERSION 3.6)
add_library( # Sets the name of the library.
             xjni

             # Sets the library as a shared library.
             SHARED

             # Provides a relative path to your source file(s).
             src/main/jni/XJni.c )

find_library( # Sets the name of the path variable.
                log-lib

                # Specifies the name of the NDK library that
                # you want CMake to locate.
                log )
target_link_libraries( # Specifies the target library.
              xjni
              # Links the target library to the log library
              # included in the NDK.
              ${log-lib} )

  CMakeLists.txt具体配置上面已经说过了，这个地方是去掉了注释了的。需要注意的是，如果我们不在c源代码文件中输出日志到logcat，那么我们是不需要依赖log库的，也就是说find_library、target_link_libraries不是必须的。
  接着配置模块支持jni调用，对项目模块右键：

  在弹出的提示框中选择刚新建配置的CMakeLists.txt文件：

  看看app/build.gradle的变化：

  编译完成，编译器会报找不到XJni.c文件错误。ok，那我们新建一个/app/src/main/jni/XJni.c：
只有一行代码，ok，再编译，没问题！接下来新建jni调用java文件XJni.java：

   #include <jni.h>
    public class XJni {
        static {
            System.loadLibrary("xjni");
        }
        public native String getStr(String s);
    }

  如果getStr方法显示错误红色，不用着急，选中函数名，按快捷键alt+enter：
  选择create function后，函数就自动在XJni.c文件中生成了

#include <jni.h>
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_test_jnitest4_XJni_getStr(JNIEnv *env, jobject instance, jstring s_) {
    const char *s = (*env)->GetStringUTFChars(env, s_, 0);
    // TODO
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, s_, s);

    return (*env)->NewStringUTF(env, returnValue);
}

  需要注意的是，最好让.java文件名与.c文件名同名，否则你可能快捷键不会出现create function选项。修改.c文件名的时候记得对应将CMakeLists.txt中修改。

最后这篇文章是借鉴了以下几位的心得：
https://blog.csdn/zxw136511485/article/details/53304258
https://blog.csdn/quwei3930921/article/details/78820991
还有不足，可以看这位大佬的引入第三方库：
https://blog.csdn/Xiongjiayo/article/details/85340121

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