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Android NDK开发的一些技巧

2015年11月11日 安卓开发 ⁄ 共 2697字 ⁄ 字号 Android NDK开发的一些技巧已关闭评论 ⁄ 阅读 496 次
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Android NDK(Native Development Kit)是基于Java JNI的使用C/C++和Java来混合开发应用的一种方式,甚至在Android 2.3(API 9)以后可以用Native(Native这个字在不同的语境中意义是不一样的,这里指的是JNI中的C/C++的代码;如果放在Hybrid中Native就是指平台原生的语言和API)代码来创建标准界面组件Activity,换句话说就可以用纯C/C++来写一个Android应用,但是貌似还没有人这么干过,这只是一种理论上的可能性。因为除了Activity以外很多东西比如权限,广播通知等等很多东西在Native中还是不够方便。

函数签名的写法

Java代码中调用Native的代码还是比较简单的,把方法声明成为native,然后可以当作普通的Java方法一样来使用,只不过这个native的方法的实现是在Native中。

JNI是一个桥梁,让不同的语言能够在一起使用,不但Java能调用Native层代码,在Native层也是能够调用Java的代码。但是JNI的最初目的是能够让Java使用C/C++语言来解决Java做不到的事情,所以在Native中调用Java的方法要稍微费一点劲。要获取JNI的执行环境(JNIEnv),要找到类和对象,更重要的是要写对函数签名,否则是找不到的。

函数签名的写法

“([type1];[type2]…)[return types]

type包括:

  • B = byte
  • C = char
  • D = double
  • F = float
  • I = int
  • J = long
  • S = short
  • V = void
  • Z = boolean
  • V = void
  • Lfully-qualified-class = fully qualified class. For instance String – Ljava/lang/String;
  • [type = array of type

Samples: * “(Ljava/lang/String;I)V” // void foo(String str, int limit);

线程解惑

Native的代码是执行在其直接调入的Java的方法所在的调用栈里的,比较绕,简单来说吧,JNI的方法也是一个方法,只不过它是在Native层实现的,所以都是一系列的方法的调用,因此调用栈从Java层开始,一直到Native,JNI不会改变调用栈,因此也不会改变线程环境,除非你让它改变。

当你改变线程时,就要注意了,如果你在Native用pthread开启了一个新的线程,且这个线程又需要与Java通信,要调用Java层的方法,那么常规的方式是不行的,要先把线程attach到JNI环境,findClass也不会找到相应的类,因为这个线程是pthread_create出来的,不具备JNI的环境,甚至常规的类,方法和对象的引用在新衍生出的线程中统统都是无效的。

那么该如何做呢?首先,要先调用AttachCurrentThread来把线程attach到JVM;然后,把要在此线程里访问的Java类,方法和对象生成JVM的Global引用,也就是NewGlobalRef来保存引用;最后,当完成与Java的通信后要调用DetachCurrentThread来做detach。

注意内存问题

到了Native的环境,就要注意内存问题,因为Native的代码都是要手动的申请内存,手动的释放。当然,业务逻辑里面的申请和释放用标准的new/delete或者malloc/free,或者用智能指针之类的。JNI部分是有封装好的方法的,比如NewGlobalRef,NewLocalRef, DeleteGlobalRef, DeleteLocalRef等。

需要注意的是用这些方法创建出来的引用要及时的删除。因为这些引用都是在JVM中一个表中存放的,而这个表是有容量限制,当到达一定数量后就不能再存放了,就会报出异常。所以要及时删除创建出来的引用。

版本的兼容性

使用SDK开发应用时可以用minsdk和targetsdk来解决版本的兼容性问题,minsdk指定最低SDK版本要求,targetsdk指定目标的版本。但在NDK,只能用一个android-target来指定最低的版本要求,其实这就是限定了在NDK你能使用的API的范围。为了保证最好的兼容性,要保证NDK中的android-target与minsdk保持一致。

SDK中的做法是指定了minsdk后,选择尽可能高的targetsdk,这样可以获取最好和最新的编译toolchains的支持。但是NDK中不建议这样做,尽管你没有使用高版本的API,但是使用高版本来编译会链到高版本的库,有可能会导致问题,因为高版本的某些API实现方式会变。比如signal.h中的signal函数,如果使用android-21编译,那么在低于5.0 版本的手机上是跑不起来,错误是无法找到signal函数,原因就是5.0以后signal.h中的signal函数的实现方式变了。

支持64位

5.0开始,Android有了64位处理器了。对于以Java作为平台语言的Android来说,特别是广大的应用开发者来说,这并不需要做什么特殊的处理。但是对于涉及到Native的代码时就要注意了,在编译的时候要为arm64准备东西了。在编译的时候要为arm64编译出一个target。

但是问题来了,arm64只有当android-target设置为21时才能编译出来,而我们的应用不可能只target到5.0,前面讲到了我们要对齐到最低版本。解决方案就是构建二次:

  • 第一次正常target到最低版本构建出arm和armeabi-v7a的库
  • 第二次target到21,编译出arm64的库

再把这些so打包起来就可以了。

多多参考NDK文档以及官方教程和指导

使用任何的别人提供的东西,最好获取帮助的方式就是看人家给你的文档和指导。现在的文档都写的很详细了。Android开发者官网上面也有很多关于NDK开发的教程,都值得仔细读一读的。

使用第三方工具来简化开发

最好的开发方式不是自己写,而是去用别人现有的东西,子曰:不能重复造轮子。NDK的开发,也是有一些第三方的工具来帮助我们减少开发量的。SWIG就是一个优秀的工具,它能免去写丑陋的JNI方法的痛苦,而且SWIG是编译工具链的一个组件,不是运行时,所以不会带来性能上的损失。

不错的书籍

《Pro Android C++ with NDK》是一本相当不错的书籍,有中文版本了,可以好好的读一读。

参考资料

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