Android NDK开发1——开发流程+依赖外部so+生成自实现so+静态注册JNI+动态注册JNI

背景：

在越来越卷的安卓生态中，一名安卓开发不仅要懂四大组件、Handler、View绘制与事件分发、RecyclerView、动画、JetPack、组件化、插件化、热修复、性能优化、Framework、各种开源框架OKhttp、Retrofit、Eventbus、MMKV等等。近年来开始卷到了Native层，NDK开发是安卓领域必备的技能。项目开发过程中，往往有需要在Native层开发的场景：隐私数据加解密、音视频编解码、人脸检测追踪等AI能力......

本文是个人学习NDK开发小结：NDK开发流程、如何依赖外部So以及对自实现的cpp文件生成so、和JNI接口静态注册+动态注册。

一、NDK开发环境搭建

1) 个人使用的Android studio是

2）先加载NDK和CMake

3）新建一个nativeLib Module，个人比较喜欢用单独的Module 来做Native层逻辑，后续便于做组件化，如果写在app层，后续耦合严重。

4）在nativelib/src下新建一个CMakeLists.txt文件。

#构建库文件所需要CMake最小版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
# 设置生成的so动态库输出的路径
set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/jniLibs/${ANDROID_ABI})
#添加自己的C/C++源文件
add_library( # Sets the name of the library.native_test# Sets the library as a shared library.SHARED# Provides a relative path to your source file(s).src/main/cpp/native_test.cpp)
#添加依赖的NDK 库
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 )#添加外部依赖的so
add_library(aesutilSHAREDIMPORTED)
set_target_properties(aesutilPROPERTIES IMPORTED_LOCATION${PROJECT_SOURCE_DIR}/src/main/jniLibs/${ANDROID_ABI}/libaesutil.so
)
include_directories(src/main/cpp/include)#将目标库与NDK 中的库链接
target_link_libraries( # Specifies the target library.native_test# Links the target library to the log library# included in the NDK.aesutil${log-lib} )

5) nativelib module的build.gradle文件里需要声明和ndk相关配置

android {compileSdkVersion 30defaultConfig {minSdkVersion 21targetSdkVersion 30versionCode 1versionName "1.0"testInstrumentationRunner "androidx.test.runner.AndroidJUnitRunner"consumerProguardFiles "consumer-rules.pro"//1. android-defaultConfig {}下 externalNativeBuild  cmake pathexternalNativeBuild {cmake {cppFlags ""arguments "-DANDROID_STL=c++_shared"}}//2. android-defaultConfig {}下 选择生成的CPU 架构，  android defaultConfig下定义ndk{abiFilters "armeabi-v7a", "arm64-v8a"}}buildTypes {release {minifyEnabled falseproguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'}}compileOptions {sourceCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8targetCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8}//3. android{}下 externalNativeBuild  cmake pathexternalNativeBuild {cmake {path "CMakeLists.txt"}}sourceSets {main {jniLibs.srcDirs = ['libs']}}}

二、依赖外部so和编译自实现的so以及JNI接口调用

1）在nativelib/src/main/java/包名下新建一个类JNIHelper.java类用于写JNI接口。

package com.mikel.nativelib;public class JNIHelper {static {System.loadLibrary("native_test");}/**** 静态注册* @return*/public static native String testJNI();public static native String encryptJNI(String originStr);public static native String decryptJNI(String enCodeStr);/*** 动态注册*/public static native String dynamicMethodTest(int intValue, float floatValue, double doubleValue, byte bteValue,String strValue, boolean boolValue,int[] intArrayValue, float[] floatArrayValue, double[] doubleArrayValue,byte[] byteArrayValue, boolean[] boolArrayValue);
}

2）在nativelib/src/main 下新建一个cpp文件夹，并且新建目录include用于存放第三方依赖的cpp头文件，新建一个native_test.cpp用于实现JNI接口。

静态注册

优点：实现简单；缺点：JNI函数名很长，需要捆绑包名和类名，运行时进行匹配影响性能

动态注册

优点：System.loadLibrary的时候调用JNI_onLoad进行注册，提高性能;

#include <jni.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <android/log.h>
#include "aes.h"
#include <cassert>
static const char *TAG = "native_test";
#define LOGI(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,  TAG, fmt, ##args)
#define LOGD(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, TAG, fmt, ##args)
#define LOGE(fmt, args...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, fmt, ##args)extern "C" {/**********************************静态注册****************************************/JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_mikel_nativelib_JNIHelper_testJNI(JNIEnv *env, jclass thiz) {char *helloworld = "hello world in C++";return env->NewStringUTF(helloworld);}JNIEXPORT jstring JNICALLJava_com_mikel_nativelib_JNIHelper_encryptJNI(JNIEnv *env, jobject thiz, jstring origin) {const char *origin_str;const char *key_str = "123456789abcdef";origin_str = env->GetStringUTFChars(origin, 0);char encrypt_str[1024] = {0};AES aes_en((unsigned char *) key_str);aes_en.Cipher((char *) origin_str, encrypt_str);return env->NewStringUTF(encrypt_str);}JNIEXPORT jstring JNICALLJava_com_mikel_nativelib_JNIHelper_decryptJNI(JNIEnv *env, jobject thiz, jstring des) {const char *des_str;const char *key_str = "123456789abcdef";des_str = env->GetStringUTFChars(des, 0);char decrypt_str[1024] = {0};AES aes_de((unsigned char *) key_str);aes_de.InvCipher((char *) des_str, decrypt_str);return env->NewStringUTF(decrypt_str);}/****************************************动态注册*********************************************************/jstring dynamic_method_test(JNIEnv *env, jobject thiz,jint intValue, jfloat floatValue, jdouble doubleValue, jbyte byteValue,jstring strValue, jboolean boolValue, jintArray intArrayValue,jfloatArray floatArrayValue, jdoubleArray doubleArrayValue,jbyteArray byteArrayValue, jbooleanArray boolArrayValue) {//转指针const char* strBuf = env->GetStringUTFChars(strValue, nullptr);jint* intBuf = env->GetIntArrayElements(intArrayValue, nullptr);jfloat* floatBuf = env->GetFloatArrayElements(floatArrayValue, nullptr);jdouble* doubleBuf = env->GetDoubleArrayElements(doubleArrayValue, nullptr);jbyte* byteBuf = env->GetByteArrayElements(byteArrayValue, nullptr);jboolean* boolBuf = env->GetBooleanArrayElements(boolArrayValue, nullptr);//handle buf//释放指针env->ReleaseStringUTFChars(strValue, strBuf);env->ReleaseIntArrayElements(intArrayValue, intBuf, 0);env->ReleaseFloatArrayElements(floatArrayValue, floatBuf, 0);env->ReleaseDoubleArrayElements(doubleArrayValue, doubleBuf, 0);env->ReleaseByteArrayElements(byteArrayValue, byteBuf, 0);env->ReleaseBooleanArrayElements(boolArrayValue, boolBuf, 0);return env->NewStringUTF(strBuf);}static JNINativeMethod dynamicMethods[] = {//public String dynamicMethodTest(int a, float b, double c, byte d, String e, boolean f, int[] g,//                             float[] h, double[] i, byte[] j, boolean[] l){"dynamicMethodTest","(IFDBLjava/lang/String;Z[I[F[D[B[Z)Ljava/lang/String;",(void*)dynamic_method_test},};static int registerNativeMethods(JNIEnv* env, const char* className, JNINativeMethod* dynamicMethods,int methodsNum){jclass clazz;clazz = env->FindClass(className);if(clazz == NULL){return JNI_FALSE;}//env->RegisterNatives 注册函数需要参数：java类，动态注册函数的数组，动态注册函数的个数if(env->RegisterNatives(clazz, dynamicMethods, methodsNum) < 0){return JNI_FALSE;}return JNI_TRUE;}//指定java层的类路径，然后动态注册函数static int registerNatives(JNIEnv* env){const char* className  =  "com/mikel/nativelib/JNIHelper";return registerNativeMethods(env, className, dynamicMethods, sizeof(dynamicMethods)/ sizeof(dynamicMethods[0]));}JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved){JNIEnv* env = NULL;//通过Java虚拟机获取JNIEnvint result = vm->GetEnv(reinterpret_cast<void**>(&env), JNI_VERSION_1_6);if (result != JNI_OK) {return -1;}assert(env != NULL);if(!registerNatives(env)){return -1;}//返回JNI版本return JNI_VERSION_1_6;}
}

3）在nativelib/src/main 下新建一个文件夹jniLibs用于存放外部依赖的so。这里选择v7a和v8a的cpu架构，基本可以涵盖绝大部分机型。

4） build-make project 可以生成自己的so

三、效果：

参考：

Android中利用C语言进行AES加解密_水月洞天-CSDN博客

Android开发NDK调用三方so库 - 简书

Demo地址：

GitHub - mikelhm/MikelProjectDemo: Personal Android Demo

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