Android NDK开发一 NDK环境搭建及cmake简介

1 前言

关于NDK的介绍可以查看官方的介绍：
https://developer.android.com/ndk/guides/index.html
一句话总结NDK：NDK（Native Development Kit） : 原生开发工具包，即帮助开发原生代码的一系列工具，包括但不限于编译工具、一些公共库、开发IDE等。

现在NDK的应用也越来越广泛，作为一个App开发者，对NDK也必须有一定的掌握，NDK在app主要有以下几方面的应用：
1 直播的推流
2 图片压缩 jpeg压缩
3 加密：例如AES加密等
4 算法类：例如图像处理的算法，视频编解码的算法ffmpeg等
5 其他的需要使用c/c++开发的场景：例如增量更新等

开发NDK时，我们会把c/cpp文件编译成so库，然后供上层的java调用，在早期的编译中一般使用ndk-build,在android studio2.2以后就可以使用cmake了。google现在也主推cmake,因此本文也介绍使用cmake来开发NDK。

CMake是一个跨平台的安装（编译）工具，可以用简单的语句来描述所有平台的安装(编译过程)。他能够输出各种各样的makefile或者project文件，能测试编译器所支持的C++特性,类似UNIX下的automake。只是 CMake 的组态档取名为 CMakeLists.txt。Cmake 并不直接建构出最终的软件，而是产生标准的建构档（如 Unix 的 Makefile 或 Windows Visual C++ 的 projects/workspaces），然后再依一般的建构方式使用。这使得熟悉某个集成开发环境（IDE）的开发者可以用标准的方式建构他的软件，这种可以使用各平台的原生建构系统的能力是 CMake 和 SCons 等其他类似系统的区别之处。

NDK开发需要具备以下知识：
1 基本的c/c++知识：例如指针的用法，智能指针
2 JNI的基本知识：JNI的数据类型，参数类型，方法签名以及调用java对象等
3 熟悉至少一种编译工具ndk-build或者cmake的使用

2 NDK环境搭建

android 工程支持NDK开发的的搭建还是比较简单的，一般有以下几个方面
1 下载响应的NDK开发支持的组件 Android SDK 界面

下载Cmake,LLDB,NDK这三个组件或包

2 如果是新建工程的话，勾上Include C++ Support，这样能自动的使app module支持NDK开发

这样我们一路新建工程后，一般来说会有这些变化
工程目录变化如下，多了一个cpp目录，这里主要放的就是我们的c/c++文件

另外。app module的gradle变化如下：

可以看到，在gradle中多了

    defaultConfig {......externalNativeBuild {cmake {cppFlags ""}}}......externalNativeBuild {cmake {path "CMakeLists.txt"}}

另外在app mudule 的gradle同级目录下还多了一个CMakeLists.txt文件，这个文件主要用来描述如何编译c/c++代码的

3 对于一个存在的APP工程，如果Android Studio 版本大于2.2,那么可以使用如下的方法支持NDK开发

local.properties配置好ndk的SDK路径：ndk.dir=D:\Android\sdk\ndk-bundle
在module的gradle中增加如下描述即可

    defaultConfig {......externalNativeBuild {cmake {cppFlags ""}}}......externalNativeBuild {cmake {path "CMakeLists.txt"}}

在module 层的目录下新建一个空的CMakeLists.txt
在src/main目录下新建cpp目录，并修改gradle中如下：

android {compileSdkVersion 25buildToolsVersion '25.0.3'defaultConfig {minSdkVersion 16targetSdkVersion 25versionCode 1versionName "1.0"testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"externalNativeBuild {cmake {cppFlags ""}}}externalNativeBuild {cmake {path "CMakeLists.txt"}}sourceSets {main {jni.srcDirs = ['src/main/cpp/']}}
}

同步一下工程，如果有编译错误，解决编译错误

这样，一个以前不支持NDK开发的APP工程，现在也可以支持NDK开发了

3 cmake编译简介

1 新建的CMakeLists.txt简要介绍
CMakeLists.txt文件用于配置JNI项目属性，主要用于声明CMake使用版本、so库名称、C/CPP文件路径等信息，下面是该文件内容：

# Sets the minimum version of CMake required to build the native
# library. You should either keep the default value or only pass a
# value of 3.4.0 or lower.cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)# Creates and names a library, sets it as either STATIC
# or SHARED, and provides the relative paths to its source code.
# You can define multiple libraries, and CMake builds it for you.
# Gradle automatically packages shared libraries with your APK.add_library( # Sets the name of the library.native-lib# Sets the library as a shared library.SHARED# Provides a relative path to your source file(s).# Associated headers in the same location as their source# file are automatically included.src/main/cpp/native-lib.cpp )# Searches for a specified prebuilt library and stores the path as a
# variable. Because system libraries are included in the search path by
# default, you only need to specify the name of the public NDK library
# you want to add. CMake verifies that the library exists before
# completing its build.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 )# Specifies libraries CMake should link to your target library. You
# can link multiple libraries, such as libraries you define in the
# build script, prebuilt third-party libraries, or system libraries.target_link_libraries( # Specifies the target library.native-lib# Links the target library to the log library# included in the NDK.${log-lib} )

下面从头开始介绍

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
CMake最小版本使用的是3.4.1。
add_library()
配置so库信息（为当前当前脚本文件添加库）

native-lib
这个是声明引用so库的名称，在项目中，如果需要使用这个so文件，引用的名称就是这个。值得注意的是，实际上生成的so文件名称是libnative-lib。当Run项目或者build项目是，在Module级别的build文件下的intermediates\transforms\mergeJniLibs\debug\folders\2000\1f\main下会生成相应的so库文件。

SHARED
这个参数表示共享so库文件，也就是在Run项目或者build项目时会在目录intermediates\transforms\mergeJniLibs\debug\folders\2000\1f\main下生成so库文。此外，so库文件都会在打包到.apk里面，可以通过选择菜单栏的Build->Analyze Apk…*查看apk中是否存在so库文件，一般它会存放在lib目录下。

src/main/cpp/native-lib.cpp
构建so库的源文件。

STATIC：静态库，是目标文件的归档文件，在链接其它目标的时候使用。
SHARED：动态库，会被动态链接，在运行时被加载。
MODULE：模块库，是不会被链接到其它目标中的插件，但是可能会在运行时使用dlopen-系列的函数动态链接。

更详细的解释请参考这篇文章：C++静态库与动态库
find_library()

这个方法与我们要创建的so库无关而是使用NDK的Apis或者库，默认情况下Android平台集成了很多NDK库文件，所以这些文件是没有必要打包到apk里面去的。直接声明想要使用的库名称即可（猜测：貌似是在Sytem/libs目录下）。在这里不需要指定库的路径，因为这个路径已经是CMake路径搜索的一部分。如示例中使用的是log相关的so库。

log-lib
这个指定的是在NDK库中每个类型的库会存放一个特定的位置，而log库存放在log-lib中

log
指定使用log库
target_link_libraries()

如果你本地的库（native-lib）想要调用log库的方法，那么就需要配置这个属性，意思是把NDK库关联到本地库。

native-lib
要被关联的库名称

${log-lib}
要关联的库名称，要用大括号包裹，前面还要有$符号去引用。
gradle脚本引用CMakeLists.txt文件
实际上，我们可以自己创建CMakeLists.txt文件，而且路径不受限制，只要在build.gradle中配置externalNativeBuild.cmake.path来指定该文件路径即可。

当Run或者Build项目时，想要执行CMakeLists.txt构建脚本，需要把脚本配置到模块级的build.gradle中。

android {externalNativeBuild {cmake {path "CMakeLists.txt"}}
}

2 cmake相关资料收集
我们是使用cmake开发时，不可避免的会查询一些资料，以下资料非常有帮助
Android NDK-CMake文档 https://developer.android.com/ndk/guides/cmake.html
CMake 的官方文档 https://cmake.org/documentation/
CMake中文简易手册https://www.zybuluo.com/khan-lau/note/254724