Android JNI&NDK编程小结及建议

前言

由于网上关于JNI/NDK相关的知识点介绍的比较零散而且不具备参照性，所以写了这篇JNI/NDK笔记，便于作为随时查阅的工具类型的文章，本文主要的介绍了在平时项目中常用的命令、JNI数据类型、签名等，便于查阅相关资料。文末相关参考资料比较适合刚接触或者不熟悉Android NDK开发的朋友参阅。

常用命令

javac 编译java源文件生成.class文件

由于JNI对应的头文件由javah工具根据对应的.class文件生成，所以在进行JNI编程之前，写好Java代码后需要先编译，在使用javah生成对应的头文件

javah -jni自动生成头文件

举例说明：

• 生成普通的JNI头文件

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

• 在Java函数中包含Android相关的参数代码，则需要在classpath中添加android.jar包的绝对路径地址

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

javap -s -p 查看函数签名

-s: 显示签名（只显示public类型的签名） -p:显示所有函数、成员变量的签名

举例说明：

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

JNI数据类型和类型签名

数据类型

JNI的数据类型包括：基本类型和引用类型。这一点和Java的语言特性一致，基本类型包括jboolean、jchar、jint、jlong、jbyte、jshort、jfloat、jdouble、void，与Java类型的对应关系如下：

JNI中引用类型主要有类、对象和数组，这点也上符合Java的语法规范，对应的关系如下：

JNI类型签名

JNI的类型签名标识了一个特定的Java类型，这个类型可以是类和方法，也可以是数据类型。

• 类型签名
  类的签名采用”L+包名+类名+;”标识，包名中将.替换为/即可。
  比如String类的签名：
  Ljava/lang/String;
  注意末尾的;属于签名的一部分。
  再比如Android中Context类的签名：
  Landroid/content/Context;

• 基本数据类型签名
  基本数据类型的签名采用一系列大写字母来标识，如下：

可以发现除了 long基本数据类型的签名为J之外其他的都比较容易辨识，估计是由于之前的类类型的签名开头为L+包名+类名+;设计者为了区分所以签名为J

• 数组的类型签名
  数组的类型签名比起类类型和基本数据类型的要稍微复杂一点，不过还是很好理解的。对于数组来说，它的签名为[+类型签名，举例说明：
  String[] 数组类型对应的签名：
  [Ljava/lang/String;
  可以发现，就是在String的类签名前加了个[
  同理基本数据类型签名int[]的签名：
  [I
  注意这里基本类型后面是不带分号的。
  那么多维数组呢？可以类推，int[][] 的签名为[[I ，而String[][]的签名为[[Ljava/lang/String;

• 方法的签名
  在JNI中会经常需要在C/C++代码中调用Java的函数，这时候就会用到方法的签名。方法的签名为(+参数类型签名+)+返回值类型签名，比如：
  方法： boolean login(String username,String password)的方法签名如下：
  (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String)B 如果这里不理解的话，请再去看看之前关于基本类型，类类型的签名部分内容。

小技巧:使用 类似于javap -classpath pathdir -s -p com.sample.JavaCode 的 javap -s -p 命令也可以帮助查看一些类中各种方法和成员变量的签名。

JNI相关命名解释

• 函数名的格式遵循规则：Java_包名_类名_方法名

• JNIEXPORT、JNICALL、JNIEnv和jobject 都是JNI标准中所定义的类型或者宏

• JNIEnv * : 指向JNI环境的指针，可以通过JNIEnv * 访问JNI提供的接口方法

• JNIEXPORT、JNICALL：是jni.h中所定义的宏。

注：JNIEnv * 可以简单的理解为Java和C/C++ 之间相互调用的桥梁，我们可以通过JNIEnv * 调用C/C++定义的方法，也可以在C/C++中通过JNIEnv * 来调用Java类中的方法。下面将会讲到C/C++中调用Java的方法，注意JNIEnv *的作用。

在C/C++中调用Java方法

首先说明一点，在Android开发过程中使用NDK主要是为了提高代码的安全性，有些游戏公司可能是为了方便利用已有的C/C++开源库来进行平台移植，其实在性能提升方面，NDK的作用并不是很明显。所以有时候一些在Java中实现起来非常简单的代码放在JNI里面做会显得吃力不讨好，所以干脆就直接在JNI中调用Java的方法，我们只把加密和验证的一些逻辑写到JNI层就行了。
在JNI中调用Java方法流程如下：

1. 在Java中定义一个静态方法供JNI调用，注意要是静态的。

2. 在JNI中利用env来调用Java中定义的静态方法

3. 调用声明好的静态方法

可能流程说的比较抽象，用代码简单说明一下：

1. 定义静态方法：

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

2. JNI声明静态方法：

   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. 调用声明好的静态方法:

   static_helloJava(env);

在AndroidStudio中NDK编程配置注意事项：

1. 在项目的gradle.properties中添加ndk支持：

   android.useDeprecatedNdk=true

2. 配置build.gradle看代码注释：

   defaultConfig {    
        minSdkVersion 9   
        targetSdkVersion 23   
        versionCode 1    
        versionName "1.0"    
       //配置ndk 支持   
       ndk {        
             //编译的so库名称 libsecurity.so
             moduleName "security"       
             //指定编译后的库支持的平台
             abiFilters "armeabi", "mips", "x86", "armeabi-v7a"  
             //用于指定应用应该使用哪个标准库，此处添加c++库支持   
             stl "stlport_static"    
         }
   }

3. 在AndroidStudio中写JNI代码有一个比较爽的地方，就是Android.mk系统会在编译时自动帮你生成，你只需要配置build.gradle就行了。注意jni相关代码需要放在src/main/jni目录下。如果对gradle配置不了解可以参考我的博客：Gradle实战及学习建议

小结

在我们做产品的时候，应该考虑该用JNI&NDK的时候就用，一切出发点是基于用户的体验和数据安全，我觉得在以下几种情况下建议使用NDK:

1. 重用现有的代码，比如C/C++的代码在Android中的重用。

2. 数据安全，比如将Http的请求加密和解密算法放在NDK中去实现，这样可以提高应用的安全。

3. 提升性能，由于Android设备制造商在手机中给每个应用分配了可用的最大RAM，有时候为了性能考虑，可以通过Native代码向系统来“借”一些内存，尽量少的使用系统分配给应用的内存。（参考Infoq：Android内存优化)

参考文章及书籍

• 《Android性能优化》 : 一本不厚的书，关于Android相关的性能优化建议都是满满的干货，适合有一定开发经验的人参考。

• 翻译:JNI Tips in Android Training Course : 关于google官方的培训课程提出了在使用NDK做本地开发时的一些优化建议。

• JNI/NDK开发指南 ： 一个系列的文章，适合刚接触JNI/NDK开发的朋友学习。

• 《Android开发艺术探索》 ：关于JNI的介绍比少，如果你对Android开发想深入理解一些View冲突、属性动画那么可以推荐一看。如果只想学习JNI相关内容，推荐看 JNI/NDK开发指南 的内容。

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原文链接：http://www.apkbus.com/blog-705730-61428.html