學習JNI 二

創建一個名為Learn1項目（Android Studio）。

一、項目結構

?二、配置 build.gradle

build.gradle.kts(:app)

plugins {alias(libs.plugins.android.application)alias(libs.plugins.jetbrains.kotlin.android)
}android {namespace = "com.demo.learn1"compileSdk = 35defaultConfig {applicationId = "com.demo.learn1"minSdk = 30targetSdk = 34versionCode = 1versionName = "1.0"testInstrumentationRunner = "androidx.test.runner.AndroidJUnitRunner"vectorDrawables {useSupportLibrary = true}externalNativeBuild {cmake {cppFlags.add("-std=c++17") // 推薦使用C++17標準// 現代Android設備主要支持arm64-v8a，可以精簡ABIabiFilters.add("arm64-v8a")}}}externalNativeBuild {cmake {path = file("src/main/cpp/CMakeLists.txt")version = "3.22.1"}}buildTypes {release {isMinifyEnabled = falseproguardFiles(getDefaultProguardFile("proguard-android-optimize.txt"),"proguard-rules.pro")}}compileOptions {sourceCompatibility = JavaVersion.VERSION_1_8targetCompatibility = JavaVersion.VERSION_1_8}kotlinOptions {jvmTarget = "1.8"}buildFeatures {compose = true}composeOptions {kotlinCompilerExtensionVersion = "1.5.1"}packaging {resources {excludes += "/META-INF/{AL2.0,LGPL2.1}"}}sourceSets {getByName("main") {jni {srcDirs("src\\main\\jni", "src\\main\\jni")}}}
}dependencies {implementation(libs.androidx.core.ktx)implementation(libs.androidx.lifecycle.runtime.ktx)implementation(libs.androidx.activity.compose)implementation(platform(libs.androidx.compose.bom))implementation(libs.androidx.ui)implementation(libs.androidx.ui.graphics)implementation(libs.androidx.ui.tooling.preview)implementation(libs.androidx.material3)implementation(libs.androidx.appcompat)implementation(libs.androidx.media3.common.ktx)testImplementation(libs.junit)androidTestImplementation(libs.androidx.junit)androidTestImplementation(libs.androidx.espresso.core)androidTestImplementation(platform(libs.androidx.compose.bom))androidTestImplementation(libs.androidx.ui.test.junit4)debugImplementation(libs.androidx.ui.tooling)debugImplementation(libs.androidx.ui.test.manifest)
}

settings.gradle.kts(Learn1)

pluginManagement {repositories {google {content {includeGroupByRegex("com\\.android.*")includeGroupByRegex("com\\.google.*")includeGroupByRegex("androidx.*")}}mavenCentral()gradlePluginPortal()}
}
dependencyResolutionManagement {repositoriesMode.set(RepositoriesMode.FAIL_ON_PROJECT_REPOS)repositories {google()mavenCentral()}
}rootProject.name = "Learn1"
include(":app")

三、創建 CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)# 定義庫和源文件
add_library( # 設置庫名稱native_code# 設置庫類型為共享庫SHARED# 提供源文件的相對路徑native_code.cpp )# 查找日志庫
find_library( # 設置路徑變量名稱log-lib# 指定CMake要查找的NDK庫名稱log )# 指定庫應該鏈接到的目標庫
target_link_libraries( # 指定目標庫native_code# 將目標庫鏈接到日志庫${log-lib} )

Android NDK（Native Development Kit）允許你在 Android 應用中使用 C/C++ 代碼，通常用于高性能計算、游戲引擎、音視頻處理等場景。NDK 項目的核心是通過?CMakeLists.txt?或?Android.mk（較舊）來配置本地代碼的編譯。以下是詳細的配置示例和解析：

1. 基礎 NDK 項目配置示例

假設你有一個 JNI 模塊，包含一個 C++ 文件 (native-lib.cpp)，需要編譯成動態庫 (.so)，并鏈接 Android NDK 提供的日志庫 (liblog)。

CMakeLists.txt?文件內容
# 指定 CMake 最低版本（NDK 推薦至少 3.4.1）
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)# 定義項目名稱（可選，但建議顯式聲明）
project(native-lib LANGUAGES CXX)# 設置 C++ 標準（NDK 默認支持 C++14，但顯式聲明更安全）
set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)# 添加動態庫
add_library(native-lib             # 庫名稱（最終生成 libnative-lib.so）SHARED                 # 類型為動態庫（Android 必須）native-lib.cpp         # 源文件路徑
)# 查找 NDK 提供的日志庫（liblog.so）
find_library(log-lib                # 變量名，保存 liblog 的路徑log                    # 庫名稱
)# 鏈接日志庫到目標庫
target_link_libraries(native-lib            # 目標庫${log-lib}            # 鏈接 liblog
)# 可選：添加其他 NDK 庫（如 OpenMP、zlib 等）
# find_library(zlib-lib z)
# target_link_libraries(native-lib ${zlib-lib})

2. 關鍵配置解析

(1) add_library

  • 作用：定義需要編譯的本地庫。

  • 參數：

    • native-lib：庫名稱，最終生成的動態庫在 Android 中會被命名為?libnative-lib.so。

    • SHARED：指定為動態庫（Android JNI 必須使用動態庫）。

    • native-lib.cpp：源文件路徑（可添加多個文件，如?file1.cpp file2.cpp）。

(2) find_library

  • 作用：查找 Android NDK 提供的預編譯系統庫（如?liblog、libz、libandroid?等）。

  • 參數：

    • log-lib：自定義變量名，保存找到的庫路徑。

    • log：要查找的庫名稱（實際查找的是?liblog.so）。

(3) target_link_libraries

  • 作用：將目標庫與依賴庫鏈接。

  • 參數：

    • native-lib：目標庫名稱。

    • ${log-lib}：引用之前找到的?liblog?庫路徑。

3. 擴展配置

(1) 添加多個源文件

如果項目有多個 C++ 文件：

add_library(native-libSHAREDnative-lib.cpputils.cppdecoder/audio_decoder.cpp  # 支持子目錄
)
(2) 添加頭文件路徑

如果頭文件在?cpp/include?目錄：

# 添加頭文件搜索路徑
target_include_directories(native-libPRIVATE${CMAKE_SOURCE_DIR}/cpp/include
)
(3) 鏈接第三方庫

假設你通過 NDK 編譯了一個靜態庫 (libfoo.a)：

# 添加靜態庫路徑
add_library(foo STATIC IMPORTED)
set_target_properties(fooPROPERTIES IMPORTED_LOCATION${CMAKE_SOURCE_DIR}/libs/${ANDROID_ABI}/libfoo.a
)# 鏈接到主庫
target_link_libraries(native-lib foo)
(4) 分平臺配置（ABI 過濾）

針對不同 CPU 架構（armeabi-v7a、arm64-v8a 等）：

# 只編譯 arm64-v8a 和 x86_64
if(${ANDROID_ABI} STREQUAL "arm64-v8a" OR ${ANDROID_ABI} STREQUAL "x86_64")add_library(native-lib SHARED native-lib.cpp)
endif()

4. 在?build.gradle?中關聯 CMake

NDK 配置需要通過?build.gradle?告訴 Android Studio 如何使用 CMake：

android {defaultConfig {externalNativeBuild {cmake {cppFlags "-std=c++14 -frtti -fexceptions"  # 可選：自定義編譯標志abiFilters "arm64-v8a", "x86_64"          # 指定 ABI}}}externalNativeBuild {cmake {path "src/main/cpp/CMakeLists.txt"  # CMake 文件路徑version "3.22.1"                   # 指定 CMake 版本}}
}

5. 總結

  • 核心步驟：
    add_library?→?find_library?→?target_link_libraries。

  • NDK 特性：
    必須用?SHARED?庫、通過?find_library?鏈接系統庫（如?liblog）。

  • 擴展能力：
    支持多文件、頭文件路徑、ABI 過濾、第三方庫鏈接等。

四、編寫 C++ 代碼

native-lib.cpp

#include "native_code.h"
#include <jni.h>
#include <string>
#include <android/log.h>#define LOG_TAG "NativeCode"
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)// 示例1: 返回字符串
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_demo_learn1_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnv* env,jobject /* this */) {std::string hello = "你好，來自C++";return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}// 示例2: 計算兩數之和
extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_demo_learn1_MainActivity_addNumbers(JNIEnv* env,jobject /* this */,jint a,jint b) {return a + b;
}// 示例3: 處理字符串數組
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_demo_learn1_MainActivity_processStringArray(JNIEnv* env,jobject /* this */,jobjectArray array) {jsize length = env->GetArrayLength(array);std::string result = "處理結果:\n";for (jsize i = 0; i < length; i++) {jstring str = (jstring)env->GetObjectArrayElement(array, i);const char* cStr = env->GetStringUTFChars(str, nullptr);result += "第" + std::to_string(i) + "項: " + cStr + "\n";env->ReleaseStringUTFChars(str, cStr);env->DeleteLocalRef(str);}return env->NewStringUTF(result.c_str());
}

1. 頭文件和宏定義

#include "native_code.h"  // 自定義頭文件（如果有）
#include <jni.h>          // JNI 核心頭文件
#include <string>         // C++ 字符串庫
#include <android/log.h>  // Android 日志庫#define LOG_TAG "NativeCode"
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

  • jni.h：JNI 的核心頭文件，定義了 JNI 函數、數據類型（如?JNIEnv、jstring?等）。

  • android/log.h：Android 專用的日志庫，用于在 Logcat 中輸出調試信息（類似 Java 的?Log.i()）。

    • LOGI?是一個宏，簡化日志打印（ANDROID_LOG_INFO?表示日志級別為 Info）。

2. JNI 函數的基本結構

所有 JNI 函數都需要遵循固定的命名規則和參數格式：

extern "C" JNIEXPORT 返回值類型 JNICALL
Java_包名_類名_方法名(JNIEnv* env,      // JNI 環境指針jobject thiz,      // Java 調用者對象（如果是靜態方法則為 jclass）[其他參數...]       // Java 方法傳入的參數
) {// 函數實現
}

  • extern "C"：確保 C++ 編譯器按 C 風格生成函數名（避免名稱修飾）。

  • JNIEXPORT?和?JNICALL：宏定義，確保函數在動態庫中可見且調用約定正確。

  • 命名規則：函數名必須為?Java_包名_類名_方法名，其中包名的?.?替換為?_。

3. 示例解析

示例3：處理字符串數組
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_demo_learn1_MainActivity_processStringArray(JNIEnv* env,jobject /* this */,jobjectArray array) {jsize length = env->GetArrayLength(array);std::string result = "處理結果:\n";for (jsize i = 0; i < length; i++) {jstring str = (jstring)env->GetObjectArrayElement(array, i);const char* cStr = env->GetStringUTFChars(str, nullptr);result += "第" + std::to_string(i) + "項: " + cStr + "\n";env->ReleaseStringUTFChars(str, cStr);  // 釋放資源env->DeleteLocalRef(str);              // 刪除局部引用}return env->NewStringUTF(result.c_str());//.c_str() 是 C++ 中 std::string 類的一個成員函數。它返回一個指向以 null 結尾的 C 風格字符串（也稱為 C 字符串或字符數組）的指針。這個 C 風格字符串是 std::string 對象內部存儲的內容的一個常量視圖（即你不能通過這個指針修改 std::string 的內容）。
}

  • 功能：接收一個 Java 字符串數組，拼接所有元素后返回結果字符串。

  • 關鍵點：

    • jstring?是 JNI 的字符串類型，對應 Java 的?String。

    • jobjectArray：JNI 的數組類型，對應 Java 的?Object[]（這里是?String[]）。

    • env->GetArrayLength()：獲取數組長度。

    • env->GetObjectArrayElement()：獲取數組中的元素（返回?jstring）。

    • env->GetStringUTFChars()：將?jstring?轉換為 C 風格的字符串（const char*）。

    • env->NewStringUTF()：將 C 風格的字符串（const char*）轉換為 Java 可識別的?jstring。

    • 必須釋放資源：

      • ReleaseStringUTFChars()：釋放由?GetStringUTFChars?分配的字符串內存。

      • DeleteLocalRef()：刪除局部引用，避免內存泄漏（JNI 的局部引用有數量限制）。

4. JNI 數據類型對照表

JNI 類型Java 類型C/C++ 類型
jbooleanbooleanunsigned char
jintintint32_t
jlonglongint64_t
jfloatfloatfloat
jdoubledoubledouble
jstringStringconst char*
jobjectObjectvoid*
jobjectArrayObject[]jobject[]

5. 內存管理與注意事項

  1. 局部引用 vs 全局引用：

    • 局部引用（如?jstring）在函數返回后會自動釋放，但大量創建時需手動調用?DeleteLocalRef()。

    • 全局引用需顯式創建（NewGlobalRef()）和釋放（DeleteGlobalRef()）。

  2. 字符串轉換：

    • GetStringUTFChars()?和?GetStringChars()?返回的字符串必須調用對應的?Release?方法。

    • NewStringUTF()?創建的?jstring?無需手動釋放。

五、編寫 Kotlin 代碼?

MainActivity.kt

package com.demo.learn1import android.os.Bundle
import android.util.Log
import androidx.activity.ComponentActivityclass MainActivity : ComponentActivity() {// 加載原生庫init {System.loadLibrary("native_code")}// 聲明原生方法private external fun stringFromJNI(): Stringprivate external fun addNumbers(a: Int, b: Int): Intprivate external fun processStringArray(array: Array<String>): Stringoverride fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)// 示例1: 調用返回字符串的native方法val helloFromCpp = stringFromJNI()Log.d("MainActivity", "String from C++: $helloFromCpp")// 示例2: 調用計算兩個數和的native方法val sum = addNumbers(5, 7)Log.d("MainActivity", "Sum from C++: $sum")// 示例3: 處理字符串數組val strings = arrayOf("Kotlin", "Java", "C++", "JNI")val processedStrings = processStringArray(strings)Log.d("MainActivity", "Processed strings:\n$processedStrings")}
}

1. 加載原生庫

init {System.loadLibrary("native_code")
}

  • 作用：在類初始化時加載名為?native_code?的本地動態庫（.so?文件）。

  • 關鍵點：

    • native_code?對應?CMakeLists.txt?中定義的庫名（add_library(native_code SHARED ...)）。

    • 必須在使用任何?external（native）方法之前加載，否則會拋出?UnsatisfiedLinkError。

2. 聲明原生方法

private external fun stringFromJNI(): String
private external fun addNumbers(a: Int, b: Int): Int
private external fun processStringArray(array: Array<String>): String

  • external?關鍵字：表示這些方法在本地代碼（C/C++）中實現，而非 Kotlin/Java。

  • 方法簽名：

    • stringFromJNI()?→ 對應 C++ 的?Java_com_demo_learn1_MainActivity_stringFromJNI。

    • addNumbers(a: Int, b: Int)?→ 對應 C++ 的?Java_com_demo_learn1_MainActivity_addNumbers。

    • processStringArray(array: Array<String>)?→ 對應 C++ 的?Java_com_demo_learn1_MainActivity_processStringArray。

  • JNI 規則：

    • 方法名必須嚴格匹配?Java_包名_類名_方法名（包名的?.?替換為?_）。

    • 參數和返回類型要對應 JNI 類型（如?Int?→?jint，String?→?jstring）。

六、結果打印

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