Android Studio下 NDK開發流程

NDK環境搭建

1.在android studio中新建一個測試項目，並進行配置
如果已經安裝了ndk可以在項目的根目錄右鍵open Module Settings中看到你配置的ndk路徑
vc+88rWlo6y9q9St09Cy5bz+vLQ8L3A+DQo8cHJlIGNsYXNzPQ=="brush:java;"> classpath'com.android.tools.build:gradle:2.2.0-rc2'

換成

classpath'com.android.tools.build:gradle-experimental:0.7.0'

3.配置module(模塊)的build.gradle
1)與正常的配置區別1
正常的配置使用的是以下這個插件

apply plugin: 'com.android.application'

而NDK則需要使用以下插件

apply plugin: 'com.android.model.application'

2）與正常配置區別2
需要在最外層添加一個model標簽來包裹android標簽
而依賴的標簽需要在model標簽外層
效果如下：

3）與正常配置區別3
觀察android標簽會發現裡面的變量類型和變量名不再像正常以”空格”作為分隔符，而是以”=”作為分割符因此需要將android標簽下的

compileSdkVersion 24
buildToolsVersion "24.0.2"

改成

compileSdkVersion=24
buildToolsVersion="24.0.2"

同理defaultConfig標簽下的分割符也需要修改成 “=”同時還要注意到
minSdkVersion變為了minSdkVersion.apiLevel
targetSdkVersion變為了targetSdkVersion.apiLevel
即變成了

defaultConfig {
          applicationId="com.wbl.ndktest"
          minSdkVersion.apiLevel=15
          targetSdkVersion.apiLevel=24
          versionCode=1
          versionName="1.0"
          testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
        }

buildType標簽由原來的

buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles.getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
        }
}

變為

buildTypes {
            release {
                minifyEnabled false
                proguardFiles.add(file('proguard-rules.txt'));
            }
            debug {
                ndk.debuggable = true  //有這個才會支持調試native 代碼,這個放到release裡一樣能用
            }
}

4)與正常配置的區別4
在android標簽下添加了一個ndk的標簽所有關於ndk的配置都可以在此完成,我這裡只配置了三個屬性：

ndk{
    moduleName='wbl-jni' //動態庫的名稱
    toolchain= 'clang' //編譯器，據說這個比gcc要快，沒有這個寫native代碼時沒有自動補全的功能
    CFlags.addAll(['-Wall'])   //對應gcc中的編譯選項 CFLAGS,方括號內是一個數組，可以有多個值
}

然後同步一下gradle編輯完成即可

native方法的使用

1.在項目的src/mian/下新建文件夾jni並在該文件夾下新建一個.c文件

//添加頭文件
#include  
#include 
jstring
//本地函數定義需要遵循一定規則可以到
//該鏈接去查看相應規則，這裡不作介紹了
Java_com_wbl_ndktest_MainActivity_stringFromJNI( JNIEnv* env,
                                                          jobject thiz )
{
//預編譯處理
#if defined(__arm__)
    #if defined(__ARM_ARCH_7A__)
    #if defined(__ARM_NEON__)
      #if defined(__ARM_PCS_VFP)
        #define ABI "armeabi-v7a/NEON (hard-float)"
      #else
        #define ABI "armeabi-v7a/NEON"
      #endif
    #else
      #if defined(__ARM_PCS_VFP)
        #define ABI "armeabi-v7a (hard-float)"
      #else
        #define ABI "armeabi-v7a"
      #endif
    #endif
  #else
   #define ABI "armeabi"
  #endif
#elif defined(__i386__)
#define ABI "x86"
#elif defined(__x86_64__)
#define ABI "x86_64"
#elif defined(__mips64)  /* mips64el-* toolchain defines __mips__ too */
#define ABI "mips64"
#elif defined(__mips__)
#define ABI "mips"
#elif defined(__aarch64__)
#define ABI "arm64-v8a"
#else
#define ABI "unknown"
#endif



    return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !  Compiled with ABI " ABI ".");
}

之後在java層創建一個TextView在setText中調用這個函數stringFromJNI，該函數會告訴你當前使用的是什麼平台。
java層的代碼如下：


使用本地方法實現計時

簡介：之前使用一個簡單的例子來描述NDK的使用，接下來通過計時的例子來加深對ndk的使用，這裡可能會涉及到java層在native層的回調和native層在java層的回調。

java層的實現

java層實現較為簡單

1.首先定義三個整形變量 hour,minute,second並進行賦值
int hour = 0;
int minute = 0;
int second = 0;
2.
3.在onResume()函數中調用本地函數startTicks()開始計時
 @Override
    public void onResume() {
        super.onResume();
        hour = minute = second = 0;
        startTicks();
    }
4.在onPause()函數中調用本地函數StopTocks()停止計時
 @Override
 public void onPause () {
        super.onPause();
        StopTicks();
 }
5.在updateTimer()函數用於處理每秒中的UI更新。
@Keep
private void updateTimer() {
        ++second;
        if(second >= 60) {
            ++minute;
            second -= 60;
            if(minute >= 60) {
                ++hour;
                minute -= 60;
            }
        }
        runOnUiThread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                String ticks = "" + MainActivity.this.hour + ":" +
                        MainActivity.this.minute + ":" +
                        MainActivity.this.second;
                MainActivity.this.tickView.setText(ticks);
            }
        });
    }
6.加載本地庫
  static {
        System.loadLibrary("wbl-jni");
   }
7.聲明本地函數
  public native void startTicks();
  public native void StopTicks();

在java層使用這些函數時你會發現有一個函數似乎被架空了，它沒有被任何人調用，但卻一直被執行。那就是
updateTimer()這個函數
它為什麼會被執行呢？，可以從下面的native層找到答案

native層的實現

當進程初始化時，會產生一個JavaVM的結構體，這個結構體在一個進程中只存在一個
當java層通過System.loadLibrary加載完JNI動態庫後，接著會調用一個JNI_OnLoad函數,在這裡可以完成初始化的工作

1.調用UpdateTicks實現每秒的計時
/*
 *在java層的UI線程中被調用
 * java層通過MainActivity::updateTimer() 在UI線程中展示計時
 * java層通過JniHandler::updateStatus(String msg)獲取更新的信息
 */
void*  UpdateTicks(void* context) {
    //TickContext *pctx = (TickContext*) context;
    //得到tick_context結構體
    struct tick_context *pctx=(struct tick_context*)context;

    JavaVM *javaVM = pctx->javaVM;
    JNIEnv *env;

    jint res = (*javaVM)->GetEnv(javaVM, (void**)&env, JNI_VERSION_1_6);
    if (res != JNI_OK) {
        res = (*javaVM)->AttachCurrentThread(javaVM, &env, NULL);
        if (JNI_OK != res) {
            LOGE("Failed to AttachCurrentThread, ErrorCode = %d", res);
            return NULL;
        }
    }
    //獲取JniHandler類中updateStatus()函數
    jmethodID statusId = (*env)->GetMethodID(env, pctx->jniHelperClz,                                 "updateStatus","(Ljava/lang/String;)V");
    //通過該方法發生消息到updateStatus函數
    sendJavaMsg(env, pctx->jniHelperObj, statusId,
                "TickerThread status: initializing...");

    // 得到 mainActivity updateTimer 函數
    jmethodID timerId = (*env)->GetMethodID(env, pctx->mainActivityClz,
                                            "updateTimer", "()V");
    //timeval結構體定義了兩個變量，一個用來表示秒數，一個用來表示 微秒數
    struct timeval beginTime, curTime, usedTime, leftTime;
    const struct timeval kOneSecond = {
            (__kernel_time_t)1, //秒數
            (__kernel_suseconds_t) 0 //微秒數
    };
//通過該方法發生消息到updateStatus函數
    sendJavaMsg(env, pctx->jniHelperObj, statusId,
                "TickerThread status: start ticking ...");

    while(1) {
        //獲得當前精確時間
        //其參數1是保存獲取時間結果的結構體，參數2用於保存時區結果
        //
        gettimeofday(&beginTime, NULL);
        //加上線程同步鎖
        pthread_mutex_lock(&pctx->lock);
        //用於判斷是否停止計時
        int done = pctx->done;
        if (pctx->done) {
            pctx->done = 0;
        }
        pthread_mutex_unlock(&pctx->lock);

        if (done) {
            break;
        }
        //timerId是java層的方法updateTimer
        (*env)->CallVoidMethod(env, pctx->mainActivityObj, timerId);

        gettimeofday(&curTime, NULL);

        timersub(&curTime, &beginTime, &usedTime);
        timersub(&kOneSecond, &usedTime, &leftTime);
        struct timespec sleepTime;
        sleepTime.tv_sec = leftTime.tv_sec;
        sleepTime.tv_nsec = leftTime.tv_usec * 1000;

        if (sleepTime.tv_sec <= 1) {
            nanosleep(&sleepTime, NULL);
        } else {
            sendJavaMsg(env, pctx->jniHelperObj, statusId,
                        "TickerThread error: processing too long!");
        }
    }

    sendJavaMsg(env, pctx->jniHelperObj, statusId,
                "TickerThread status: ticking stopped");
    (*javaVM)->DetachCurrentThread(javaVM);
    return context;
}
2.startTicks()函數的實現
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_hello_1jnicallback_MainActivity_startTicks(JNIEnv *env, jobject instance) {
    pthread_t       threadInfo_;
    pthread_attr_t  threadAttr_;

    pthread_attr_init(&threadAttr_);
    pthread_attr_setdetachstate(&threadAttr_, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

    pthread_mutex_init(&g_ctx.lock, NULL);

    jclass clz = (*env)->GetObjectClass(env, instance);
    g_ctx.mainActivityClz = (*env)->NewGlobalRef(env, clz);
    g_ctx.mainActivityObj = (*env)->NewGlobalRef(env, instance);

    int result  = pthread_create( &threadInfo_, &threadAttr_, UpdateTicks, &g_ctx);
    assert(result == 0);
    (void)result;
}
3.StopTicks()函數的實現

4.首先創建結構體tick_context
struct tick_context{ //另外一種建立結構體的方式
    JavaVM  *javaVM; //可以從中獲取線程的 JNIEnv* 結構體
    jclass   jniHelperClz; //java層class類型的變量
    jobject  jniHelperObj; //java層自定義變量
    jclass   mainActivityClz; 
    jobject  mainActivityObj;
    pthread_mutex_t  lock; //線程同步鎖
    int      done; 
} g_ctx;

//
5.在JNI_OnLoad()函數中初始化結構體,該結構體用於調用來自java層的函數
JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) {
    JNIEnv* env;
//將結構體所在內存的每個字節的內容設置為0；
    memset(&g_ctx, 0, sizeof(g_ctx));
    //為結構體的javaVm賦值
    g_ctx.javaVM = vm;
    //拿到該線程的JNIEnv*結構體存入env中
    if ((*vm)->GetEnv(vm, (void**)&env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
        return JNI_ERR; // JNI version not supported.
    }
    //找到java層的JniHandler類的引用
    //前面是包名com/wbl/ndktest/
    //JniHandler是對應的java類
    jclass  clz = (*env)->FindClass(env,                               "com/wbl/ndktest/JniHandler");
    //實例化這個類
    g_ctx.jniHelperClz = (*env)->NewGlobalRef(env, clz);
    //取得該類的init()方法，jmethodId代表java類的成員方法，
    //
    jmethodID  jniHelperCtor = (*env)->GetMethodID(env, g_ctx.jniHelperClz, "", "()V");
    //調用該類的init()方法
    jobject handler = (*env)->NewObject(env, g_ctx.jniHelperClz,jniHelperCtor);

    g_ctx.jniHelperObj = (*env)->NewGlobalRef(env, handler);

    queryRuntimeInfo(env, g_ctx.jniHelperObj);

    g_ctx.done = 0;
    g_ctx.mainActivityObj = NULL;
    return  JNI_VERSION_1_6;
}


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queryRuntimeinfo()函數的實現

void queryRuntimeInfo(JNIEnv *env, jobject instance) {
    //調用靜態函數，通過GetStaticMethodID調用java層的getBuildVersion方法
    jmethodID versionFunc = (*env)->GetStaticMethodID(
            env, g_ctx.jniHelperClz,
            "getBuildVersion", "()Ljava/lang/String;");
    //通過string字段來接收版本號，獲取當前的versionCode
    jstring buildVersion = (*env)->CallStaticObjectMethod(env,                                     g_ctx.jniHelperClz, versionFunc);
    //將string類型的變量轉換為char類型的變量 ，編碼為UTF-8                              
    const char *version = (*env)->GetStringUTFChars(env, buildVersion, NULL);
    //釋放buildversion和version指針所占內存
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, buildVersion, version);

    // we are called from JNI_OnLoad, so got to release it to avoid
    // 內存洩漏
    (*env)->DeleteLocalRef(env, buildVersion);

    // 調用一個非靜態函數
    //我們需要使用一個JniHandler的實例來調用
    jmethodID memFunc = (*env)->GetMethodID(env, g_ctx.jniHelperClz,
                                   "getRuntimeMemorySize", "()J");
    //調用該方法返回空閒內存的大小
    jlong result = (*env)->CallLongMethod(env, instance, memFunc);

    (void)result;  // 忽略編譯器的警告
}