8步教你打開Android之門 NDK入門教程
前不久我們?yōu)榇蠹医榻B過在MyEclipse 8.6上搭建Android開發(fā)環(huán)境,本文為一篇外文翻譯，我們將介紹如何學(xué)習(xí)安裝 Android NDK 并開始使用它。在這一教程結(jié)束后，你將創(chuàng)建你自己的項(xiàng)目，從 Java 代碼簡(jiǎn)單地調(diào)用原生 C 語言代碼。
51CTO推薦專題：Android開發(fā)應(yīng)用詳解
教程細(xì)節(jié)
技術(shù)：Android SDK、NDK、C 語言
難度：進(jìn)階
預(yù)計(jì)完成時(shí)間：60-90 分鐘
先決經(jīng)驗(yàn)
在我們開始之前，我們需要先花點(diǎn)時(shí)間了解一下這一教程的難度。它的標(biāo)記是“進(jìn)階”。之所以標(biāo)為“進(jìn)階”是因?yàn)槲覀冞@些作者想要確保你符合以下要求：
你有Java和C語言經(jīng)驗(yàn)。
你能適應(yīng)命令行操作。
你知道如何了解你的 Cygwin、awk 和其他工具的版本。
你能適應(yīng) Android Development。
你有一個(gè)有效的 Android 開發(fā)環(huán)境（本文撰寫時(shí)，筆者使用的是 Android 2.2）
你使用 Eclipse 或者可以將 Eclipse 的指導(dǎo)步驟輕松應(yīng)用于你自己的 IDE 上。
就算你并不滿足這些條件，我們當(dāng)然也歡迎你閱讀這一教程，不過你可能在某些步驟遇到困難，如果你滿足了以上條件這些困難就會(huì)輕易解除。也就是說，即使你認(rèn)為自己是個(gè)移動(dòng)開發(fā)老手，使用 NDK 依然很容易碰到困難和麻煩。請(qǐng)注意你可能要自行排查故障才能讓一切正常運(yùn)轉(zhuǎn)于你的開發(fā)系統(tǒng)中。
本教程提供完整的樣例項(xiàng)目的開源代碼下載。
何時(shí)使用 NDK 的說明
好，如果你正在閱讀這篇教程，你也許已經(jīng)在考慮在你的 Android 項(xiàng)目中使用 NDK 了。不過，我們想要花點(diǎn)時(shí)間討論一下 NDK 為什么那么重要、何時(shí)該使用它，以及——同等重要的，何時(shí)不該使用它。
總的來說，只有當(dāng)你的應(yīng)用程序真的是個(gè)處理器殺手的時(shí)候你才需要使用 NDK。也就是說，你設(shè)計(jì)的算法要利用 DalvikVM 中所有的處理器資源，而且原生運(yùn)行較為有利。還有，別忘了在 Android 2.2 中，JIT 編譯器會(huì)提高類似代碼的效率。
另一個(gè)使用 NDK 的原因是方便移植。如果你在現(xiàn)有的應(yīng)用程序中有大量的 C 語言代碼，那么使用 NDK 不僅可以加速你的項(xiàng)目的開發(fā)進(jìn)程，也能在你的 Android 和非 Android 項(xiàng)目中保持修改的同步。這一點(diǎn)對(duì)于那些為其他平臺(tái)而寫的 OpenGL ES 應(yīng)用程序來說尤為如此。
別以為只要用了原生代碼就能提高你的應(yīng)用程序的效率。Java 與原生 C 語言之間的轉(zhuǎn)換會(huì)增加一些資源開銷，因此只有你有一些集中消耗處理器資源的任務(wù)時(shí)才真正有必要這么做。
第 0 步：下載工具
好了，讓我們開始吧。你需要下載 NDK。我們先開始下載，因?yàn)樵谙螺d的過程中你可以檢查一下確保你所需要用到的其余工具的版本都正確。
從 Android 網(wǎng)站下載適合你的操作系統(tǒng)的 NDK。
現(xiàn)在，對(duì)照下列檢查你的工具版本：
如果在 Windows 下，Cygwin 1.7 或更高版本
將 awk 升級(jí)到***版本（我們使用的是 20070501）
GNU Make 3.81 或更高版本（我們使用的是 3.81）
如果其中任何一個(gè)的版本太舊，請(qǐng)?jiān)诶^續(xù)之前先升級(jí)。
第 1 步：安裝 NDK
既然 NDK 已經(jīng)下載完成（沒錯(cuò)吧？），你就需要解壓縮它。解壓后將它放入合適的目錄中。我們把它放在和 Android SDK 相同的目錄下。記住你把它放在哪里了。
現(xiàn)在，你也許想要在路徑設(shè)置中添加 NDK 工具。如果你在 Mac 或 Linux 下，你可以用你的原生路徑設(shè)置來完成。如果你在 Windows 下的 Cygwin，你就需要設(shè)置 Cygwin 的路徑設(shè)置。
第 2 步：創(chuàng)建項(xiàng)目
創(chuàng)建一個(gè)常規(guī)的 Android 項(xiàng)目。為了避免日后的問題，你的項(xiàng)目的路徑必須不包含空格。我們的項(xiàng)目有個(gè)叫做“com.mamlambo.sample.ndk1”的包，帶有一個(gè)叫做“AndroidNDK1SampleActivity”的默認(rèn) Activity——你之后還會(huì)看到它們。
在這個(gè)項(xiàng)目的頂層創(chuàng)建一個(gè)叫做“jni”的目錄——這是你放置原生代碼的地方。如果你很熟悉 JNI，那你就會(huì)知道 Android NDK 很大程度上基于 JNI 的概念——它本質(zhì)上是個(gè)只有有限的 C 語言編譯頭文件的 JNI。
第 3 步：添加一些 C 語言代碼
現(xiàn)在，在 jni 文件夾中，創(chuàng)建一個(gè)叫做 native.c 的文件。一開始將以下 C 語言代碼寫入該文件，我們以后再添加另一個(gè)函數(shù)：
- #include
- #include
- #include
- #define DEBUG_TAG "NDK_AndroidNDK1SampleActivity"
- void Java_com_mamlambo_sample_ndk1_AndroidNDK1SampleActivity_helloLog(JNIEnv * env, jobject this, jstring logThis)
- {
- jboolean isCopy;
- const char * szLogThis = (*env)->GetStringUTFChars(env, logThis, &isCopy);
- __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, DEBUG_TAG, "NDK:LC: [%s]", szLogThis);
- (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, logThis, szLogThis);
- }
這個(gè)函數(shù)實(shí)際上非常淺顯。它獲取一個(gè) Java 對(duì)象的字符串參數(shù)，將它轉(zhuǎn)換為 C-string，然后將它寫入到 LogCat 中。
不過該函數(shù)的名字很重要。它遵循了以“Java”的特定字樣開頭，后面跟著包名稱，然后類名稱，然后方法名稱，和 Java 中定義的一樣。每一部分都由一根下劃線隔開，而不是點(diǎn)。
該函數(shù)的頭兩個(gè)參數(shù)也很重要。***個(gè)參數(shù)是 JNI 環(huán)境，它與 helper 函數(shù)會(huì)被頻繁調(diào)用。第二個(gè)參數(shù)是該函數(shù)所屬的 Java 對(duì)象。
第 4 步：從 Java 中調(diào)用原生代碼
既然你已經(jīng)寫好了原生代碼，讓我們回頭看看 Java 這邊。在默認(rèn)的 Activity 中，按照你的喜好創(chuàng)建一個(gè)按鈕，并添加一個(gè)按鈕處理器。從按鈕處理器中，對(duì) helloLog 作調(diào)用：
- helloLog("This will log to LogCat via the native call.");
然后你必須在 Java 這邊添加函數(shù)聲明。在你的 Activity 類中添加如下聲明：
- private native void helloLog(String logThis);
它告訴編譯和鏈接系統(tǒng)該方法將在原生代碼中實(shí)現(xiàn)。
***，你需要加載原生代碼最終編譯到的庫(kù)。在 Activity 類中添加如下的靜態(tài)初始化程序來根據(jù)名稱加載庫(kù)（庫(kù)的名字隨你決定，在下一步還會(huì)用到）：
- static {
- System.loadLibrary("ndk1");
- }
第 5 步：添加原生代碼的 Make 文件
在 jni 文件夾中，現(xiàn)在你需要添加在編譯中要用到的 makefile。該文件必須以“Android.mk”命名，如果你之前命名的文件為 native.c，庫(kù)為 ndk1，那么 Android.mk 的內(nèi)容就應(yīng)該是這樣：
- LOCAL_PATH := $(call my-dir)
- include $(CLEAR_VARS)
- LOCAL_LDLIBS := -llog
- LOCAL_MODULE := ndk1
- LOCAL_SRC_FILES := native.c
- include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
#p#
第 6 步：編譯原生代碼
既然你的原生代碼已完成，make 文件也已就緒，是時(shí)候編譯原生代碼了。在命令行下（Windows 用戶在 Cygwin 下），你需要在你的項(xiàng)目的根目錄下運(yùn)行 ndk-build 命令。ndk-build 工具就在 NDK 工具目錄中。將它添加到我們的路徑中是最方便的辦法。
在之后的編譯中，如果你使用“ndk-build clean”命令，那么你可以確保所有的東西都被重新編譯了。
第 7 步：運(yùn)行代碼
現(xiàn)在你已準(zhǔn)備妥當(dāng)可以運(yùn)行代碼了。在你最喜歡的模擬器或者手持設(shè)備中載入該項(xiàng)目，查看 LogCat，然后點(diǎn)擊按鈕。
可能有兩件事情會(huì)發(fā)生。首先，它可能正常工作了。這樣的話，恭喜你！不過你可能還是想要繼續(xù)閱讀下去。你也可能在 LogCat 中得到類似“Could not execute method of activity”這樣的錯(cuò)誤。這很正常。這只是說明你漏掉了某個(gè)步驟罷了。用 Eclipse 很容易發(fā)生這種情況。通常，Eclipse 被設(shè)置為自動(dòng)重編譯。如果它不知道有東西被修改了，它就不會(huì)自動(dòng)重編譯和重鏈接。在本例中，Eclipse 不知道你編譯了原生代碼。所以，“清除（cleaning）”該項(xiàng)目（在 Eclipse 工具欄中點(diǎn)擊項(xiàng)目（Project）->清除（Clean）），強(qiáng)制 Eclipse 重編譯。
第 8 步：添加另一個(gè)原生函數(shù)
接下來的函數(shù)將不僅演示返回值的能力，還會(huì)演示返回例如字符串這樣的對(duì)象的能力。在 native.c 中添加如下函數(shù)：
- jstring Java_com_mamlambo_sample_ndk1_AndroidNDK1SampleActivity_getString(JNIEnv * env, jobject this, jint value1, jint value2)
- {
- char *szFormat = "The sum of the two numbers is: %i";
- char *szResult;
- // add the two values
- jlong sum = value1+value2;
- // malloc room for the resulting string
- szResult = malloc(sizeof(szFormat) + 20);
- // standard sprintf
- sprintf(szResult, szFormat, sum);
- // get an object string
- jstring result = (*env)->NewStringUTF(env, szResult);
- // cleanup
- free(szResult);
- return result;
- }
為了正常編譯，你會(huì)需要添加一個(gè) include stdio.h 的聲明。而且，為了響應(yīng)這個(gè)新的原生函數(shù)，請(qǐng)?jiān)谀愕?nbsp;Activity Java 類中添加如下聲明：
- private native String getString(int value1, int value2);
你現(xiàn)在可以隨意設(shè)定其功能。我們使用如下兩個(gè)調(diào)用和輸出：
- String result = getString(5,2);
- Log.v(DEBUG_TAG, "Result: "+result);
- result = getString(105, 1232);
- Log.v(DEBUG_TAG, "Result2: "+result);
回到 C 語言函數(shù)中，你會(huì)注意到我們做了許多事情。首先，我們?cè)谑褂?nbsp;malloc() 函數(shù)中的 sprintf() 調(diào)用時(shí)需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)緩沖器（buffer）。如果你不會(huì)忘記通過使用 free() 函數(shù)清理結(jié)果，那么這就很合理了。然后，為了傳回結(jié)果，你可以使用一個(gè)叫作 NewStringUTF() 的 JNI helper 函數(shù)。該函數(shù)基本上就是獲取一個(gè) C 語言字符串，以之創(chuàng)建一個(gè)新的 Java 對(duì)象。這個(gè)新的字符串對(duì)象就可以在之后作為結(jié)果返回，你就可以在 Java 類中將它作為一個(gè)常規(guī) Java 字符串對(duì)象使用了。
指令集、兼容性，等等
Android NDK 需要 Android SDK 1.5 或更高版本。在新版本的 NDK 中，有些新的頭文件可用于擴(kuò)大對(duì)某些 API 的訪問——特別是 OpenGL ES 庫(kù)。
不過，那些都不是我們要談?wù)摰募嫒菪浴＿@是原生代碼，在使用時(shí)由處理器構(gòu)架編譯。因此，你要問自己的一個(gè)問題會(huì)是它支持何種處理器構(gòu)架？在目前的 NDK 中（在本文撰寫時(shí)）它只支持 ARMv5TE 和 ARMv7-A 指令集。默認(rèn)設(shè)置下，目標(biāo)架構(gòu)被設(shè)置為 ARMv5TE，它可以在使用 ARM 芯片的 Android 設(shè)備上運(yùn)行。
它預(yù)計(jì)未來將支持其他指令集（其中提到了 x86）。這其中有很有意思的潛在狀況：NDK 解決方案無法適用于所有的設(shè)備。例如，市面上有使用 x86 指令集的英特爾（Intel）Atom 處理器的 Android 平板設(shè)備。
那么 NDK 在模擬器上如何呢？模擬器運(yùn)行的是真正的虛擬機(jī)，包括完整的處理器虛擬。沒錯(cuò)，這意味著在虛擬機(jī)中運(yùn)行 Java 就等于是在虛擬機(jī)中運(yùn)行了一個(gè)虛擬機(jī)。
總結(jié)
你的成果如何？你裝上了 Android NDK，最終完成了部分使用原生 C 語言代碼的功能完善、正常運(yùn)行的應(yīng)用程序了嗎？我們希望如此。在這一過程中有許多潛在的“出問題啦！”的可能，不過從某些方面來看，這些都是值得的。和從前一樣，歡迎留言評(píng)論。
原文標(biāo)題：Advanced Android: Getting Started with the NDK
來源：http://mobile.tutsplus.com/tutorials/android/ndk-tutorial/
原文作者： Shane Conder & Lauren Darcey
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