Android Studio 中的 NDK：JNI 与 C++ 与 Java 之间桥梁

2023-12-27 05:52:18

Android 开发中的 NDK 和 JNI：赋能 C++ 与 Java 协作

在 Android 开发的辽阔天地中，NDK（Native Development Kit）和 JNI（Java Native Interface）如同两把利器，帮助开发者轻松实现 C++ 与 Java 代码之间的无缝交互。借助 NDK 的强大工具集和 JNI 的便捷接口，开发者可以充分发挥 C++ 的高性能优势，同时享受 Java 易用性的便利。

JNI：Java 与 C++ 代码之间的桥梁

JNI 充当着 Java 与 C++ 代码之间的桥梁，它提供了一系列 API，允许 Java 代码调用 C++ 函数，并访问 C++ 对象。通过 JNI，开发者可以将 C++ 代码封装在本地库中，然后在 Java 代码中加载和调用这些库。

编写 C++ 与 Java 交互的代码

编写 C++ 与 Java 交互的代码涉及以下步骤：

创建 Android Studio 项目 ：创建一个新的 Android Studio 项目作为开发环境。
添加 NDK 支持 ：在项目中集成 NDK，以便支持 C++ 代码的编译。
创建 C++ 代码 ：编写 C++ 代码，定义您希望与 Java 代码交互的函数和类。
创建 JNI 头文件 ：创建一个 JNI 头文件，其中声明您在 Java 代码中调用的 C++ 函数。
编译 C++ 代码 ：使用 NDK 工具编译 C++ 代码，生成本地库（so 文件）。
在 Java 代码中加载 so 库 ：在 Java 代码中使用 System.loadLibrary() 方法加载生成的本地库。
在 Java 代码中调用 C++ 函数 ：使用 JNI 函数调用 C++ 函数，实现代码交互。

编译出本地 so 动态库

要编译出本地 so 动态库，您需要使用 NDK 中的工具。具体步骤如下：

安装 NDK ：在您的系统上安装 NDK。
创建 mk 文件 ：创建一个 mk 文件， C/C++ 代码的构建配置。
运行 ndk-build 命令 ：使用 ndk-build 命令编译 C++ 代码，生成本地库。

代码示例

为了更直观地理解 JNI 的使用，这里提供一个简单的代码示例：

C++ 代码：

// 头文件
#include <jni.h>

// 实现 Java 中调用的函数
extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_example_jni_MainActivity_getStringFromNative(
        JNIEnv *env,
        jobject /* this */) {
    return env->NewStringUTF("Hello from C++");
}

Java 代码：

// 导入 JNI
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        // 加载 so 库
        System.loadLibrary("native-lib");

        // 获取 TextView 控件
        TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.text_view);

        // 调用 C++ 函数
        String nativeString = getStringFromNative();

        // 设置 TextView 的文本
        tv.setText(nativeString);
    }

    // 定义 Java 中调用 C++ 函数的 native 方法
    public native String getStringFromNative();
}

通过这个示例，您可以看到如何在 Java 代码中调用 C++ 函数，并返回 C++ 函数处理后的结果。

常见问题解答

为什么需要 NDK 和 JNI？

NDK 和 JNI 允许开发者在 Android 系统上开发本地代码，充分发挥 C++ 的性能优势，同时享受 Java 易用性的便利。
JNI 如何工作？

JNI 提供了一个接口，允许 Java 代码调用 C++ 函数，并访问 C++ 对象。JNI 会在运行时生成一个“本地方法表”，将 Java 方法映射到相应的 C++ 函数。
如何避免 JNI 调用中的性能开销？

尽可能减少 JNI 调用次数，使用本地引用而不是全局引用，并避免在 JNI 调用中进行耗时的操作。
NDK 中的 mk 文件是什么？

mk 文件用于配置 C/C++ 代码的构建过程，指定代码的编译器选项、依赖关系和其他设置。
如何调试本地代码？

使用 Android Studio 的 LLDB 调试器，或使用 ndk-gdb 命令行工具来调试本地代码。