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Android 开发手记 [复制链接]

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发表于 2011-12-23 03:35 |显示全部楼层

Android 开发手记一

---- NDK编程实例

 

       在Android上,应用程序的开发,大部分基于Java语言来实现。要使用c或是c++的程序或库,就需要使用NDK来实现。NDK是Native Development Kit的简称。它是一个工具集,集成了Android的交叉编译环境,并提供了一套比较方便的Makefile,可以帮助开发者快速开发C或是C++的动 态库,并自动的将so和java程序打包成apk,在Android上运行。

       好,闲话少说,我们以一个简单的实例,来讲解NDK的应用。

 

       一 开发环境的搭建

       这一步虽然没什么技术含量,但是对于初学者,有一个很好的入门指导,还是很有帮助的。

1.1   Android SDK的搭建

       首先,要进行Android程序的开发,Android的SDK是必须要安装的。当然,Java环境也必不可少。我们先要安装JDK和Eclipse,这 个可以选比较新的版本,因为Android新的SDK已经不支持旧版本了。

       1.1.1 JDK可以用V5或V6版本,下载地址http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp

       1.1.2 Eclipse可以用版本version 3.4 or 3.5,下载地址http://www.eclipse.org/downloads/. 当然,若你需要其他的Java开发环境,可以不用Eclipse,不过这样也就用不了ADT(Android Development Tools)插件了。推荐还是用Eclipse来进行开发比较好,毕竟比较权威和方便么。

       1.1.3 安装SDK

       Android SDK下载地址为http://androidappdocs.appspot.com/sdk/tools-notes.html

       1.1.4 为Eclips安装插件ADT。在Eclipse中,填加更新站点https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/, 然后选择安装ADT.

       1.1.5 接下来,我们选择Android平台和组件。若是在window系统下,运行SDK Setup.exe;若是在Linux系统下,运行tools目录下的android程序,就可以选择需要的Android Platform 和组件。

       完成以上工作后,就可以进行Android应用程序的开发了。可以用Eclipse创建一个Android工程,比较简单的Hello Android,然后在模拟器下运行。具体的操作可以参看Android开发网站的说明,上面有详细的步骤。

 

       1.2 Android NDK的搭建

       上面我们搭建好了SDK的环境,可以开发Java应用程序了。要开发C的程序,还得搭建NDK环境。

       NDK给我们提供了以下内容:

              libc (C library) headers

              libm (math library) headers

              JNI interface headers

              bz (Zlib compression) headers

              blog (Android logging) header

              A Minimal set of headers for C++ support

 

       1.2.1 NDK的安装

       下载NDK安装包,下载地址http://androidappdocs.appspot.com/sdk/ndk/index.html, 下载后解压即可使用。

       1.2.2 若在Linux开发环境下那么,这样就可以使用了。若是在window环境下,还需要安装cygwin。 cygwin下载地址:http://www.cygwin.com/

       这样,NDK的环境也搭建好了。下面我们来进行实战演习。

 

       二 NDK开发实例

       关于NDK的使用,首先需要了解一个概念:JNI。什么是JNI?

 

       2.1 Hello-jni

       这个是NDK自带的例子程序,安装官方网站的说明,一步步来,应该没有什么问题,这里就不细说了。

 

       2.2 My God I did it

       学习的第一步,就是模仿。我们依照上面Hello-jni的例子,在创建自己的NDK程序。在此过程中,对相关的内容和概念进行分析和说明。

       首先,创建自己的NDK工程。我们在ndk的sample目录下创建自己的工程myjni,然后在这个文件夹子下,创建两个目录jni和src,jni用 来放我们的c文件,src是调用的c库java接口文件。创建好目录,接着创建文件jni/myjni.c,该文件比较简单,就是输出一个字符串,内容如 下

#include <string.h>

#include <stdio.h>

#include <jni.h>

 

#include <android/log.h>

#define LOG_TAG "MYJNI"

 

#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

 

static char s_string[] = "My god, I did it!";

 

jstring

Java_com_jpf_myjni_MyJNI_stringFromJNI( JNIEnv* env,

                                        jobject thiz )

{

       LOGI("MyJNI is called!");

       return (*env)->NewStringUTF(env, s_string);

}
 
       这个程序,唯一和hello-jni不同的就是引用了<android/log.h>这个头文件。在该头文件中,声明了函数 __android_log_print(),可以根据不同的log级别,输出log,方便代码的调试。在NDK中,printf()没法输出,所以我们 需要借助log库来将我们c代码库中需要输出的内容,通过java控制台输出。调用函数__android_log_print(),就可以在 Eclipse中,查看LogCat来查看相关的输出信息了。

       注意:

       在c文件中,函数名这样定义:Java_com_jpf_myjni_MyJNI_stringFromJNI,有什么讲究么?这个是JNI的标准,定义 需要按照如下格式:

       Java_packagename_classname_methodname,

       例如:Java_com_jpf_myjni_MyJNI_stringFromJNI

       接着创建文件jni/Android.mk.这个文件是我们本地c代码的Makefile。文件内容如下:
 
LOCAL_PATH := $(call my-dir)

 

include $(CLEAR_VARS)

 

LOCAL_MODULE := myjni

LOCAL_SRC_FILES := myjni.c

 

LOCAL_LDLIBS += -llog

 

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
 
       分别对上述Makefile的语句进行说明。

       LOCAL_PATH := $(call my-dir) 这句用来指定编译的路径。通过调用宏 my-dir,获取到当前工作的路径。

       include $(CLEAR_VARS) CLEAR_VARS这个变量是编译系统提供的,用来指明一个GNU makefile文件,添加这句,主要的目的是清理所有的LOCAL_XXX.,比如LOCAL_MODULE, LOCAL_LDLIBS。在每个新模块的开始处,需要添加这句。

       LOCAL_MODULE := myjni 这句定义了模块名称,将来编译的库就以此命名。若果编译的是动态库,那么库名就是libmyjni.so.需要注意的是,如果你定义module为 libmyjni,那么系统在生成动态库的时候,就不要再为你添加lib的前缀了,生成德动态库名字还是libmyjni.so.

       LOCAL_LDLIBS += -llog 这句指定了需要另外链接的库。我们在代码中,用到了log库,所以这里加上这句。

       include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) 这句说明将来生产的库是共享库,及动态链接库。若需要生产静态库,可以这样写:include $(BUILD_STATIC_LIBRARY)。

       写完了c文件和Makefile文件,是否可以编译了呢?我们试一下。在cygwin中,进入工程目录,运行ndk-build,得到下面的结果:
 
Administrator@lenovo-0e47e162 /android/android-ndk-r4/samples/myndk

$ ndk-build

Android NDK: Could not find application's manifest from current directory.

Android NDK: Please ensure that you are inside the project's directory !

/android/android-ndk-r4/build/core/build-local.mk:74: *** Android NDK: Aborting

   .  Stop.
 
       看到这个错误的意思是,缺少manifest文件。老版本的NDk,工程中有一个apps,里面包含了应用的程序文件和Application.mk。现 在的版本,不需要我们自己编写Application.mk,,不过仍需要工程相关的配置信息。那么如何做到呢?需要手工去写manifest文件么?不 需要。我们只需要在Eclipse中,创建工程就可以了,这些配置文件会自动生成。

       前面讲过,在工程的src夹子下用来放置Java文件。我们打开Eclipse,然后新建一个Android工程,工程名就叫MyJNI,工程路径选择我 们创建的NDK的路径。这里需要注意的是,工程名,包名等,需要和上面的c文件中的保持一致。

(Java_com_jpf_myjni_MyJNI_stringFromJNI)

 

 

 

 

       工程建立好后,编辑src/com/jpf/myjni/MyJNI.java文件,内容如下:
 
package com.jpf.myjni;

 

import android.app.Activity;

import android.widget.TextView;

import android.os.Bundle;

 

public class MyJNI extends Activity {

    /** Called when the activity is first created. */

    @Override

    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        TextView  tv = new TextView(this);

        tv.setText( stringFromJNI() );

        System.out.println("Here we go ...");

        setContentView(tv);

        System.out.println("Done!");

    }

   

    public native String  stringFromJNI();

    static {

           System.loadLibrary("myjni");

    }

}
 
       需要说明的几点:

       public native String  stringFromJNI();这句申明,带有native关键字,说明该方法是本地方法。

       System.loadLibrary("myjni");这句就是用来加载我们的c动态库的。上面声明的方法,具体实现,就在我们加载的库中。

 

       建立好工程,再次编译,在cygwin中运行ndk-build,结果OK。
 
Administrator@lenovo-0e47e162 /android/android-ndk-r4/samples/myndk

$ ndk-build

Compile thumb  : myjni <= /android/android-ndk-r4/samples/myndk/jni/myjni.c

SharedLibrary  : libmyjni.so

Install        : libmyjni.so => /android/android-ndk-r4/samples/myndk/libs/armea

bi
 
       我们看到,需要的共享库已经生成,并且安装好了。下面就可以生成apk了。

       在Cygwin中进行工程的build,编译后,在工程的bin目录下,会看到我们的apk包。

 

 

 

 

       好,我们试试看,能否正常运行。在Eclipse选择执行方式为Android Application,点击run,以下console的输出:
 
[2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] ------------------------------

[2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Android Launch!

[2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] adb is running normally.

[2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Performing com.jpf.myjni.MyJNI activity launch

[2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Automatic Target Mode: using existing emulator 'emulator-5554' running compatible AVD 'android21'

[2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] WARNING: Application does not specify an API level requirement!

[2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Device API version is 7 (Android 2.1-update1)

[2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Uploading MyJNI.apk onto device 'emulator-5554'

[2010-07-07 14:26:18 - MyJNI] Installing MyJNI.apk...

[2010-07-07 14:26:24 - MyJNI] Success!

[2010-07-07 14:26:25 - MyJNI] Starting activity com.jpf.myjni.MyJNI on device

[2010-07-07 14:26:29 - MyJNI] ActivityManager: Starting: Intent { act=android.intent.action.MAIN cat=[android.intent.category.LAUNCHER] cmp=com.jpf.myjni/.MyJNI }
 
       上面的warning,是我们没有指定API的版本号。如下指定一下就没有这个warning了。

 

 

 
       下图为执行的效果:


 
       下图是我们查看LogCat的输出:


 
       可以看到我们的输出 MYJNI: MyJNI is called!

 

       2.3 Study Hard

       有了上面的基础,我们就可以用NDK来进行项目开发了。

       我们经常会遇到这样的问题,就是将一些现有的,成熟的C库移植到Android平台上。通过上面我们的介绍,我们已经知道,我们需要用JNI来对现有的C 库包装一下,然后提供Java接口,供上层调用。

       首先的问题,就是C库的编译和测试。其实Android底层用的是Linux的内核,所以,和其他Linux程序开发一样,无法使进行交叉编译。不 过,Android有些特殊的地方,我们需要注意。下面就以一个很简单的例子,讲讲如何应用NDK,做一个C的应用终端测试程序。

       首先,创建study-hadr/study-hard.c文件,程序非常简单,就是Hello World的c程序。
 
#include <string.h>

#include <stdio.h>

 

static char s_string[] = "Study hard!";

 

int main()

{

       printf("%s/n", s_string);

       return 0;

}
 
       别看程序很简单,不过这个程序的编译可不简单。

       若是在Linux下,只需要执行:

       gcc –o study-hard study-hard.c  就可以生成应用程序study-hard了。

       在Android下就不是这么简单了。在Window环境开发环境下,用到的交叉工具链,目录是/android-ndk-r4/build /prebuilt/windows/arm-eabi-4.4.0。在这个目录的bin路径下,你会看到arm-eabi为前缀的诸多工具,这些就是 Android用的编译工具。那么c库和c头文件又在哪里呢?对于Android,不同的Platform,有不同的库和头文件,需要我们自己选择。比 如,现在我们要用Platform5,那么

       C头文件的路径为:

       /android-ndk-r4/build/platforms/android-5/arch-arm/usr/include

       C库的路径为:

       /android-ndk-r4/build/platforms/android-5/arch-arm/usr/lib

       好了,我们知道了C的编译工具链,知道了C库路径和C头文件路径,应该可以编译了。写个简单的Makefile,试一下,结果出错了。crt0.o 没有找到。

 

 

 
       这个错误很糟糕,指出在链接的时候,找不到crt0.o。我们在Makefile中添加如下几句:

              LDFLAGS += -nostdlib

       -nostdlib 表示不连接系统标准启动文件和标准库文件.只把指定的文件传递给连接器。

       此时编译,结果为:

 

 

 
       错误指出,在链接的时候,找不到puts,这个函数是c库中的,我们添加如下语句再次尝试:

              LDFLAGS += -lc


 
       我们修改链接选项,增加对dl库的链接, 再次尝试:

       LDFLAGS += -lc –ldl


 
       这次生成了可执行文件,不过还是有warning,在生成的可执行文件中,没有找到入口_start。这个问题也比较奇怪。我们查看下生成的可执行文件:

       readelf –a study-hard


 
       发现生成的可执行文件,真的没有入口函数。这是为什么呢?

       在Linux下,用-v选项跟踪下gcc编译hello world程序的过程。会发现,在链接的过程中,除了hello.o, 还会链接crt1.o, crtn.o等文件,正是这些文件,在生成可执行程序的过程中,组成了elf文件中程序入口和程序退出等相关的处理部分。

       查看我们指定的C库:


 
       会发现,C库下有crt打头的三个.o文件。我们修改Makefile,链接crtbegin和crtend文件:
 
EXTRA_OBJS := $(PATH_PREFIX)/lib/crtbegin_dynamic.o $(PATH_PREFIX)/lib/crtend_android.o

    … …

       $(CC) $(CFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJS) $(EXTRA_OBJS) $(LDFLAGS)
 
       再次编译,结果如下,此次终于编译成功了。


 
       我们将编译好的程序放到Android上运行下看看效果。


 
       显示程序没有找到。怎么回事呢?继续研究下AndroidNDK相关文档。我们还需要修改Makefile的一个地方:

       LDFALGS += -Bdynamic -Wl,-dynamic-linker,/system/bin/linker

       指定链接动态库,动态连接器为/system/bin/linker

 

       编译后,再次运行,终于看到了“Study hard!”

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