1.JNI

1.1 JNI实现步骤

JNI：全名 Java Native Interface，是Java本地接口，属于Java体系

以下方式在Android中，NDK已经帮我们配置好了；

1. 在Java中声明Native方法（需要调用的本地方法）
2. 通过javac编译java源文件（生成.class文件）
3. 通过javah生成头文件（生成.h头文件）
4. 通过Native语言实现Java中声明的Native方法
5. 编译.so库文件
6. 通过java执行Java程序，最终实现java调用native本地代码（借助.so文件）

1.2 NDK

NDK：Native Development Kit，本地开发工具包，属于Android体系

快速开发 C/C++ 动态库，自动将.so和应用一起打包成apk

1. 配置NDK环境（下载NDK、CMake、LLDB）
2. 创建Android项目，选择（C++ support）
3. 在Java代码中声明 native方法
4. 使用c/c++实现native方法
5. 通过 ndk-build编译产生.so库文件

在AndroidStudio中查看ProjectStructure中的 sdk location，发现 android ndk location 无法手动选择，通过local.properties文件添加 ndk 路径，再去查看 sdk location 发现 ndk location 已经有显示

sdk.dir=D\:\\Android\\SDK
// 添加这样的配置
ndk.dir=D\:\\Android\\SDK\\ndk-bundle

进入gradle.properties文件下，添加对旧版本 ndk 的支持

// 对旧版本的 ndk 支持
android.useDeprecatedNdk=true

1.3 CMakeList.txt

为本地库做一些配置，包括版本、名称、日志库关联

# 设置用来构建本地库的CMake最低版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.18.1)
# 设置本地库名字、分享类型、本地库的路径
add_library(CPP SHARED src/main/cpp/native-lib.cpp)
# 定义一个路径变量，log-lib这个变量中的值就是Android中Log库的路径
find_library(log-lib log)
# 将本地库与日志库关联，这样就能在本地库中使用log库方法
target_link_libraries(CPP ${log-lib})

1.4 HelloWorld

通过 AndroidStudio 新建一个项目（CPlusPlusApp），选择最底部的 Native C++，一直 next 等待编译完成后，运行项目

当然手动创建也是可以的

1. 在 src\main 目录下新建 cpp目录

2. 在 src\main\cpp 下新建 CMakeLists.txt，按照上面说的格式新建一份

3. 在module下的 build.gradle 配置 externalNativeBuild

   android{
       externalNativeBuild {
           cmake {
               path file('src/main/cpp/CMakeLists.txt')
               version '3.18.1'
           }
       }
   }
   

4. 在应用中初始化库文件，并创建 native 方法，选择合适的地方调用该方法运行即可

   // src/main/java/com/monk/cpp/MainActivity.kt
   compaion object{
       init{
           // CMakeLists.txt中声明的库名称
           Syste.loadLibrary(libname:"cpp")
       }
   }
   
   // 创建完成后，编译器会自动提示需要在创建一个与之对应的 c++ 方法
   external fun stringFromJni():String
   

5. 创建native-lib.cpp标准文件，上述定义的本地方法，可以按照编辑器提示，自动创建实现方法

   具体的实现方法遵循的方法名称是规定好的，可以参考以下例子

   // src\main\cpp\native-lib.cpp
   extern "C"
   JNIEXPORT jstring JNICALL
   Java_com_monk_cpp_ActMain_stringFromJni(
           JNIEnv *env,
           jobject /* this */) {
       std::string hello = "Hello from C++";
       return env->NewStringUTF(hello.c_str());
   }
   

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2. native-lib.cpp

来分析分析这个cpp文件

// src\main\cpp\native-lib.cpp
#inlcude <jni.h> // 定义了 jni 所支持的类型与接口
#inlcude <string>

extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL// 这里的 jstring 类似于java中方法返回值，这里表示该c++方法返回的是字符串
Java_com_monk_cpp_ActMain_stringFromJni(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

其中JNIEXPORT jstring JNICALL语句，表示的c++函数的返回，其中jstring与java声明的native 方法是对应关系，这里也表面java中的对应函数返回的也是string.

2.1 调用java静态方法

// src\main\java\com\monk\cpp\ActMain.kt 
override fun initData(savedInstanceState: Bundle?) {
        mBinding.test.text = "${stringFromJni()}\n" +
                "${callJavaStaticMethod()}\n"   
    }
 external fun callJavaStaticMethod(): String
 companion object {
        init {
            System.loadLibrary("cpp")
        }

        @JvmStatic
        fun staticMethod(cppStr: String): String {
            Toast.makeText(App.INSTANCE, "i am java static method: $cppStr", Toast.LENGTH_LONG).show()
            return "i am java static method: $cppStr"
        }
    }

对应的 c++ 函数

// src\main\cpp\nativ-lib.cpp
// 演示 c++ 调用 java 静态方法
extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_monk_cpp_ActMain_callJavaStaticMethod(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    // 找到对应的类
    jclass cls_main = env->FindClass("com/monk/cpp/ActMain");
    // 获取methodId,kotlin需要@JvmStatic才能识别，最后一个参数是字节码中的显示，例如String的字节码为：(Ljava/lang/string;)V
    jmethodID method_static_id = env->GetStaticMethodID(cls_main, "staticMethod", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;");
    // 构建String 变量
    jstring str = env->NewStringUTF("来自c++的字符串");
    // 调用java的static方法
    env->CallStaticObjectMethod(cls_main, method_static_id, str);
    //释放
    env->DeleteLocalRef(cls_main);
//    env->DeleteLocalRef(str);
    return str;
}

c++如何调用 java 静态方法，使用GetStaticMethodID函数获取java的静态方法，使用CallStaticObjectMethod调用java静态方法

2.2 调用java实例方法

// src\main\java\com\monk\cpp\ActMain.kt 
override fun initData(savedInstanceState: Bundle?) {
    mBinding.test.text = "${stringFromJni()}\n" +
    "${callJavaStaticMethod()}\n"+
    "${callJavaMethod("monk", 24)}\n"
}
external fun callJavaMethod(name: String, age: Int): Any

// src\main\java\com\monk\cpp\JavaBean.kt 
data class JavaBean(val name: String, val age: Int){
    override fun toString(): String {
        return "JavaBean(name='$name', age=$age)"
    }
}

对应的 c++ 代码：

// src\main\cpp\native-lib.cpp
extern "C"
JNIEXPORT jobject JNICALL
Java_com_monk_cpp_ActMain_callJavaMethod(JNIEnv *env, jobject thiz,jstring name, jint age) {
    jclass java_bean = env->FindClass("com/monk/cpp/JavaBean");
    // 获取构造方法
    jmethodID init = env->GetMethodID(java_bean, "<init>", "(Ljava/lang/String;I)V");
    // 调用构造方法
    jobject bean = env->NewObject(java_bean, init, name, age);
    //获取 toString 方法
    jmethodID to_string = env->GetMethodID(java_bean, "toString", "()Ljava/lang/String;");
    // 调用toString 方法
    jobject result = env->CallObjectMethod(bean, to_string);
    // 回收
    env->DeleteLocalRef(java_bean);
//    env->DeleteLocalRef(to_string);
    return result;
}

2.3 创建引用

引用上面例子中进行解释:

// src\main\cpp\native-lib.cpp
extern "C"
JNIEXPORT jobject JNICALL
Java_com_monk_cpp_ActMain_callJavaMethod(JNIEnv *env, jobject thiz,jstring name, jint age) {
    ...
    // 调用toString 方法，这里使用一个 jobjcet 创建一个局部引用
    jobject result = env->CallObjectMethod(bean, to_string);
   	
    return result;
}

当然也可以将局部引用转成全局引用，在成员中声明即可。

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3.CMake

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)。

以前做 NDK 开发都是基于 Android.mk、Application.mk 来构建项目的，但从 AS 2.2 之后便开始采用CMake 的这种方式来构建，采用 CMake 相比与之前的 Android.mk、Application.mk 方便简单了许多。

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4.JNI使用全解

JNI：全名 Java Native Interface，是Java本地接口，JNI是Java调用Native 语言的一种特性，通过JNI可以使得Java与C/C++机型交互。简单点说就是 JNI是Java中调用C/C++的统称

NDK ：全名Native Develop Kit，官方说法：Android NDK 是一套允许您使用 C 和 C++ 等语言，以原生代码实现部分应用的工具集。在开发某些类型的应用时，这有助于您重复使用以这些语言编写的代码库

JNIEnv类型
代表的是Java环境，通过JNIEnv*指针就可以对Java端的代码进行操作。比如我们可以使用JNIEnv来创建Java类中的对象，调用Java对象的方法，获取Java对象中的属性等

jobject类型
jobject可以看做是java中的类实例的引用。当然，情况不同，意义也不一样。

1. 如果native方法不是static, obj 就代表native方法的类实例
2. 如果native方法是static, obj就代表native方法的类的class 对象实例(static 方法不需要类实例的，所以就代表这个类的class对象)

代码展示

// src\main\java\com\monk\capplication\MainActivity.kt
Class MainAct:AppCompatActivity(){
   companion object{
       // 相当于java static{}静态代码块
       init{
           // CMakeLists.txt 指定的该名称
          System.loadLibrary("CApplication")
       }
   }
    
   private external fun stringFromJNI(): String
   private external fun changeField()

   private val number = 0

   override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        binding = ActivityMainBinding.inflate(layoutInflater)
        setContentView(binding.root)

        changeField()
        // Hello from C++
        // 100
        binding.sampleText.text = "${stringFromJNI()} " +
                "\n ${number}" +
                ""
    }
}

// src\main\cpp\Hello.cpp
#include <jni.h>
#include <string>

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_monk_capplication_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv *env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_monk_capplication_MainActivity_changeField(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    jclass a_class = env->GetObjectClass(thiz);
    jfieldID a_field = env->GetFieldID(a_class,"number", "I");
    env->SetIntField(thiz,a_field,100);
}

4.1 JNI 类型签名介绍

JNI 规范定义的函数签名信息看起来很别扭，不过习惯就好了。它的格式是：

(参数1类型标示;参数2类型标示;...参数n类型标示;)返回值类型标示
例子:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Landroid/media/MediaScannerClient;)V

当参数的类型是引用类型时，其格式是 “L包名;”，其中包名中的 "." 换成 "/"，比如 Ljava/lang/String;表示一个 Java String 类型。

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4.2 abi

ABI是英文 Application Binary Interface 的缩写，及应用二进制接口。不同Android设备，使用的CPU架构可能不同，因此支持不同的指令集。CPU 与指令集的每种组合都有其自己的应用二进制界面（或 ABI）。ABI 中还包括如何重整 C++ 名称

Android Q目前支持以下7种ABIs:

1. mips
2. mips64
3. x86
4. x86-64
5. arm64-v8a
6. armeabi
7. armeabi-v7a

当我们想要在项目中使用 native（C/C++） 类库，我们必须对要支持的处理器架构提供对应编译包。每个处理器架构需要我们提供一个或多个包含native代码的.so文件。

实际中不可能全部支持，否则apk size太大，对于用户来说，目标设备只需要其中一个版本，但当用户下载APK时，会全部下载（对用户来说相当的不友好）。

abifilters 为我们提供了解决方案,abifilters为我们提供了选择适配指定CPU架构的能力，只需要在app下的build.gradle添加如下配置：

android {
        defaultConfig {
            ndk {
                // 指定 arm64-v8a,x86_64 两种 abi
                abiFilters 'arm64-v8a', 'x86_64'
            }
        }
}

4.3 so文件

.a文件：A文件是UNIX系统和类似UNIX系统（例如Linux和macOS）中的静态链接库文件。所谓静态链接是指把要调用的函数或者过程链接到可执行文件中，成为可执行文件的一部分。

.so文件：动态链接库。

不同操作系统的动态链接库文件格式稍有不同，Linux称之为共享目标文件（Shared Object），文件后缀为.so，Windows的动态链接库（Dynamic Link Library）文件后缀为.dll。

so文件后面往往跟着很多数字，这表示了不同的版本。so文件命名规则被称为SONAME：

libname.so.x.y.z

lib是前缀，这是一个约定俗成的规则。x为主版本号（Major Version），y为次版本号（Minor Version），z为发布版本号（Release Version）。