[-NDK 导引篇 -] 在NDK开发之前你应知道的东西

前言

笔者看了一些NDK的项目。一些教程不是HelloWord就是直接整FFmpeg或OpenCV,可谓一个天一个地，而且目录结构和Android3.5的默认结构并不是太一致,一直没找到什么合心的文章。故写此文连接这天地，来总结一下在NDK开发之前你应知道的东西。

在此之前，先划分三类人,如果不认清自己是什么角色(垃圾)就去玩NDK,你会很糟心:

user : 纯粹.so链接库使用者(伸手党) creator : 纯粹ndk开发者,创作.so链接库(创作家) designer : 在现有的.so上自己开发.so链接库实现特定功能(程序设计师)

本文内容

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1.本文将以user、creator、designer三者的视角来看NDK
2.AndroidStdio3.5的默认目录结构
3.有现成的C  代码，如何让Android调用它?
4.arm64-v8a、armeabi-v7a、x86、x86_64分别是干嘛的?
5.动态链接库.so是什么鬼，如何从c/c  生成.so?
6.libs,jniLibs,jin目录到底该怎么放?如何自定义文件放置的位置?
7.一些让人糟心的异常

前置知识

也许你很怕C ,就像你在新手村被3级的boss虐到心理阴影,但是你现在已经50级了,还怕曾经虐你的3级的boss吗? 建议阅读: [- C 趣玩篇1 -] 从打印开始说起，这篇对本文很重要, 是简单，也很有趣。现在情况如此:上篇中C 实现了一个打印脸的类，我想在Android中使用它。

一、对于`纯粹.so使用者`(User)

1.目录结构

当你只是单纯的使用动态链接库.so中的已有功能,也就是传说中的伸手党。那你与NDK只是擦肩而过，并不需要理会C/C ，也不需要创建一个NDK的项目,甚至连JNI都有现成的。你所需要做的只是在main下新建jniLibs,经过测试,其为默认的.so成放置地，此时gradle文件你可以一字不动。

2.JNI接口定义

俗话说拿人家手短，吃人家嘴软。由于JNI是根据包名找到C/C 函数的,使用时必须和creator定义的接口完全一致(包括包名)。

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---->[com.toly1994.jni_creator.Facer]--by 张风捷特烈-----
package com.toly1994.jni_creator;
public class Facer {
    public static native String getFacer( String top, String bottom, String brow, String eyes);
}

3.库的使用

这个库是等会要创造的,这里先来演示。System.loadLibrary指定库名其中库全名为libtoly_facer-lib.so，加载时toly_facer-lib即可这样在上一篇[- C 趣玩篇1 -] 从打印开始说起中实现的打印类就可以在Android中使用。

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public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    static {//加载类库
        System.loadLibrary("toly_facer-lib");
    }

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        TextView textView=findViewById(R.id.hello);
        textView.setTextSize(30);
        //通过native接口getFacer使用类库中C  方法
        textView.setText(Facer.getFacer("-", "-", "~", "X"));
    }
}

OK,现在80%的人问题解决了。(手动搞笑)

二、对于`纯粹ndk开发者`(Creator)

如果你有现成的C 代码想要直接用在Android上，或者想要手撸个什么高效的框架，或者想要让你的源码不容易破解，那么废话不多说，就开整吧。哥敬你是条好汉。现在你需要创建一个Native C 的Android项目。这里就来实现toly_facer-lib

1.准备活动

上一篇中已经完成了C 类

头文件

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--->[app/src/main/cpp/Facer.h]----
//
// Created by 张风捷特烈 on 2019/10/3.
//

#include <iostream>

using namespace std;

#ifndef TOLYC_FACER_H
#define TOLYC_FACER_H

class Facer {
public:
    Facer(const string &top="#", const string &bottom="#", const string &brow="~", const string &eyes=".");
    ~Facer();
public:
    string top;
    string bottom;
    string brow;
    string eyes;
public:
    void printFace() ;
    string getFace();
};


#endif //TOLYC_FACER_H

cpp实现文件

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--->[app/src/main/cpp/Facer.cpp]----
//
// Created by 张风捷特烈 on 2019/10/3.
//

#include "Facer.h"

Facer::Facer(
        const string &top,
        const string &bottom,
        const string &brow,
        const string &eyes) : top(top),
                              bottom(bottom),
                              brow(brow),
                              eyes(eyes) {}

void Facer::printFace() {
    cout<< getFace() << endl;
}

Facer::~Facer() {

}

string Facer::getFace() {
    string result;
    for (int i = 0; i < 10;   i) {
        i != 9 ? result =top : result =top "n";
    }
    result = "|  "  brow   "   "   brow   " |"  "n";
    result = "|  "  eyes   "   "   eyes   " |"  "n";
    result = "|    -}    |n";
    for (int i = 0; i < 10;   i) {
        i != 9 ? result =bottom : result =bottom "n";
    }
    return result;
}
复制代码

2.项目结构

新建Native C 的项目之后，main文件夹下会有cpp文件夹，这就是C 代码的家如果直接将两个Facer文件拷贝进去,会飘红。因为还没有在CmakeLists中进行配置

3.CmakeLists中的配置

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cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

add_library(toly_facer-lib SHARED
        toly_facer-lib.cpp Facer.h Facer.cpp)#直接加入文件
        
find_library(log-lib log)

target_link_libraries(toly_facer-lib ${log-lib})

当然也许你肯定懒得一个个添加，可以加载cpp文件夹下的所有.cpp和.c文件

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cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

#定义全局 my_source_path 变量
file(GLOB my_source_path
        ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.cpp
        ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.c)

add_library(toly_facer-lib 
        SHARED ${my_source_path})

find_library(log-lib log)

target_link_libraries(toly_facer-lib ${log-lib})

4.设计JNI的native接口方法和C 实现

此方法所属类名、包名对user都至关重要。对于creator随意啦，就是任性

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---->[src/main/java/com/toly1994/jni_creator/Facer.java]----
package com.toly1994.jni_creator;

public class Facer {
    public static native String getFacer( String top, String bottom, String brow, String eyes);
}

C 与Java的相互作用,就是Java进行输入,经C 转化将有价值的东西传给Java端

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---->[src/main/cpp/toly_facer-lib.cpp]----
#include <jni.h>
#include <string>
#include "Facer.h"

extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_toly1994_jni_1creator_Facer_getFacer(JNIEnv *env, jclass clazz, jstring top,
                                              jstring bottom, jstring brow, jstring eyes) {
    Facer facer(//使用 env->GetStringUTFChars将jstring转化为string
            env->GetStringUTFChars(top, 0), 
            env->GetStringUTFChars(bottom, 0), 
            env->GetStringUTFChars(brow, 0), 
            env->GetStringUTFChars(eyes, 0)
            );

    return env->NewStringUTF(facer.getFace().c_str());
}

基本上流程就是这样。

三、扫盲科普

1.`arm64-v8a、armeabi-v7a、x86、x86_64`

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arm 架构注重的是续航能力:大部分的移动设备
x86 架构注重的是性能:大部分的台式机和笔记本电脑

arm64-v8a :第8代、64位ARM处理器
armeabi-v7a :第7代及以上的 ARM处理器
x86：x86 架构的 CPU（Intel 的 CPU）
x86_64:x86 架构的64位 CPU（Intel 的 CPU）

默认会编译出四种.so文件

2.配置输出的.os架构类型

可以通过app下的build.gradle来指定编译的.so类型注意只有这四种类中，以前很多项目中存在abiFilters 'armeabi'但现在会崩

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android {
    defaultConfig {
        externalNativeBuild {
            cmake {
                abiFilters 'armeabi-v7a', 'arm64-v8a'
            }
        }
    }

这样清一下项目，再编译出来的只有'armeabi-v7a', 'arm64-v8a' 此时运行到模拟器上，会发现找不到类库，则说明模拟器去X86的。运行到真机无误，则说明真机是arm的

3.`.so`文件是什么?

如果说.dll估计你会说：哦，好像见过。其实.so和.dll并没有本质的区别，它们都是一个C 实现的功能团。只不过.so是用在linux上的，.dll是用在Windows上的。如今操作系统三足鼎立，当然少不了MacOS,类似的在MacOS中有.dylib文件。它们都是 C 的动态链接库(Dynamic Link Library ) 而Android作为Linux的一员，C 编译出的.so便是顺理成章那如何将C 编译成.so库?这便是NDK在做的事，也是上面在做的事。打包时gradle会将对应的.so包打到apk里,然后.so就能在linux里愉快的玩耍了。

4.如何自定义资源文件位置

个人建议习惯优于配置,用默认挺好的。如果你是非常有个性的...也可以在gradle里进行制定虽然你也许不会用到，但是看一下,看到要认得，不至一脸蒙圈。对于使用者，可以随意指定盛放.so的文件夹，需要在app下的build.gradle配置

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android {
    ...
    sourceSets {
        main {
            jniLibs.srcDirs = ['target']//指定so库的位置，加载so库
        }
    }

}

对于创造者，也可以使用jni.srcDirs来指定C 代码盛放的位置

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sourceSets.main{
        jni.srcDirs = ["src/main/cpp"]
    }

四、对于程序设计师（Designer）

俗话说难的不是重写，而是对烂代码的重构，有时候修改比创作更难已有的.so文件但功能上又需要定制，于是第三类就诞生了，也是最头疼的其实FFmpeg和OpenCV等都是这第三类，用已存在事物去构建新事物，便是设计。

1.项目结构

算法和核心代码已经实现，我们需要做的是结合业务进行接口封装及方法调用这里我就用OpenCV的使用来进行演示: 你需要创建的是Native C 项目 (Opencv下载什么的，不废话了，详见:OpenCV专题1 - AndroidStudio的JNI工程及引用OpenCV)

2.你的角色

这时，你是设计者，兼具创造者和使用者两重角色。但比纯粹的创造要简单，比纯粹的使用要难。这时可以通过CmakeLists去链接到OpenCV的.so文件，这样你就可以使用OpenCV的头文件进行功能实现

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cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)


include_directories(include)#引入include文件夹

#定义全局 my_source_path 变量
# file(GLOB my_source_path ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.cpp ${CMAKE_SOURCE_DIR}/*.c)
aux_source_directory(. my_source_path) #上行的简化:将本文件夹下文件加入
add_library(toly_cv SHARED ${my_source_path})

#添加动态链接库
add_library(lib_opencv SHARED IMPORTED)
set_target_properties(lib_opencv PROPERTIES IMPORTED_LOCATION
        ${CMAKE_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI}/libopencv_java4.so) #so文件位置


## 在ndk中查找log库 取别名log-lib
find_library(log-lib log)
# 在ndk中查找jnigraphics库 取别名jnigraphics-lib  jnigraphics
find_library(graphics jnigraphics)

target_link_libraries(
        toly_cv
        lib_opencv
        jnigraphics
        log
)

你可以定义一个JNI接口来暴露你在C 层实现的方法，再打包成.so供他人使用这便是开源的魅力，比如下面的灰色图像,使用者可以拿着打出的.so包通过TolyCV来使用

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---->[com.toly1994.jni_designer.TolyCV]----
public class TolyCV {
    public static native Bitmap grayBitmap(Bitmap bitmap,Bitmap.Config argb8888);
}

---->[src/main/cpp/toly_cv.cpp]----
#include <jni.h>
#include <string>
#include "bitmap_utils.h"
#include <opencv2/imgproc/types_c.h>

extern "C"
JNIEXPORT jobject JNICALL
Java_com_toly1994_jni_1designer_TolyCV_grayBitmap(JNIEnv *env, jclass clazz, jobject bitmap,jobject argb8888) {
    Mat srcMat;
    Mat dstMat;
    bitmap2Mat(env, bitmap, &srcMat);
    cvtColor(srcMat, dstMat, CV_BGR2GRAY);//将图片的像素信息灰度化盛放在dstMat
    return createBitmap(env,dstMat,argb8888);//使用dstMat创建一个Bitmap对象

}