一、NDK產生的背景

　　Android平臺從誕生起，就已經支援C、C++開發。眾所周知，Android的SDK基於Java實現，這意味著基於Android SDK進行開發的第三方應用都必須使用Java語言。但這並不等同於“第三方應用只能使用Java”。在Android SDK首次釋出時，Google就宣稱其虛擬機器Dalvik支援JNI程式設計方式，也就是第三方應用完全可以通過JNI呼叫自己的C動態庫，即在Android平臺上，“Java+C”的程式設計方式是一直都可以實現的。

　　不過，Google也表示，使用原生SDK程式設計相比Dalvik虛擬機器也有一些劣勢，Android SDK文件裡，找不到任何JNI方面的幫助。即使第三方應用開發者使用JNI完成了自己的C動態連結庫（so）開發，但是so如何和應用程式一起打包成apk併發布？這裡面也存在技術障礙。比如程式更加複雜，相容性難以保障，無法訪問Framework API，Debug難度更大等。開發者需要自行斟酌使用。

　　於是NDK就應運而生了。NDK全稱是Native Development Kit。

　　NDK的釋出，使“Java+C”的開發方式終於轉正，成為官方支援的開發方式。NDK將是Android平臺支援C開發的開端。

二、為什麼使用NDK

　　1.程式碼的保護。由於apk的java層程式碼很容易被反編譯，而C/C++庫反匯難度較大。

　　2.可以方便地使用現存的開源庫。大部分現存的開源庫都是用C/C++程式碼編寫的。

　　3.提高程式的執行效率。將要求高效能的應用邏輯使用C開發，從而提高應用程式的執行效率。

　　4.便於移植。用C/C++寫得庫可以方便在其他的嵌入式平臺上再次使用。

三、NDK簡介

       1.NDK是一系列工具的集合

       NDK提供了一系列的工具，幫助開發者快速開發C（或C++）的動態庫，並能自動將so和java應用一起打包成apk。這些工具對開發者的幫助是巨大的。

NDK集成了交叉編譯器，並提供了相應的mk檔案隔離CPU、平臺、ABI等差異，開發人員只需要簡單修改mk檔案（指出“哪些檔案需要編譯”、“編譯特性要求”等），就可以創建出so。

NDK可以自動地將so和Java應用一起打包，極大地減輕了開發人員的打包工作。

       2.NDK提供了一份穩定、功能有限的API標頭檔案宣告

       Google明確宣告該API是穩定的，在後續所有版本中都穩定支援當前釋出的API。從該版本的NDK中看出，這些API支援的功能非常有限，包含有：C標準庫（libc）、標準數學庫（libm）、壓縮庫（libz）、Log庫（liblog）。

四、NDK開發環境的搭建

1.下載安裝Android NDK

2.下載安裝cygwin

　　由於NDK編譯程式碼時必須要用到make和gcc，所以你必須先搭建一個linux環境， cygwin是一個在windows平臺上執行的unix模擬環境,它對於學習unix/linux操作環境，或者從unix到windows的應用程式移植，非常有用。通過它，你就可以在不安裝linux的情況下使用NDK來編譯C、C++程式碼了。下載地址：http://www.cygwin.com

　　1）然後雙擊執行吧，執行後你將看到安裝嚮導介面。

　　2）點選下一步,此時讓你選擇安裝方式：

• Install from Internet：直接從Internet上下載並立即安裝（安裝完成後，下載好的安裝檔案並不會被刪除，而是仍然被保留，以便下次再安裝）。
• Download Without Installing：只是將安裝檔案下載到本地，但暫時不安裝。
• Install from Local Directory：不下載安裝檔案，直接從本地某個含有安裝檔案的目錄進行安裝。

　　3）選擇第一項，然後點選下一步。

　　4）選擇要安裝的目錄，注意，最好不要放到有中文和空格的目錄裡，似乎會造成安裝出問題，其它選項不用變，之後點下一步：

　　5）上一步是選擇安裝cygwin的目錄，這個是選擇你下載的安裝包所在的目錄，預設是你執行setup.exe的目錄，直接點下一步就可以：

　　6）此時你共有三種連線方式選擇：

• Direct Connection：直接連線。
• Use IE5 Settings：使用IE的連線引數設定進行連線。
• Use HTTP/FTP Proxy：使用HTTP或FTP代理伺服器進行連線（需要輸入伺服器地址、埠號）。

　　使用者可根據自己的網路連線的實情情況進行選擇，一般正常情況下，均選擇第一種，也就是直接連線方式。然後再點選“下一步”。

　　7）這是選擇要下載的站點，選擇後點下一步。

　　8）此時會下載載入安裝包列表

　　9）Search是可以輸入你要下載的包的名稱，能夠快速篩選出你要下載的包。那四個單選按鈕是選擇下邊樹的樣式，預設就行，不用動。View預設是Category，建議改成full顯示全部包再查，省的一些包被隱藏掉。左下角那個複選框是是否隱藏過期包，預設打鉤，不用管它就行，下邊開始下載我們要安裝的包吧，為了避免全部下載，這裡列出了後面開發NDK用得著的包：autoconf2.1、automake1.10、binutils、gcc-core、gcc- g++、gcc4-core、gcc4-g++、gdb、pcre、pcre-devel、gawk、make共12個包

　　10）然後開始選擇安裝這些包吧，點skip，把它變成數字版本格式，要確保Bin項變成叉號，而Src項是原始碼，這個就沒必要選了。

　　11）下面測試一下cygwin是不是已經安裝好了。

      執行cygwin，在彈出的命令列視窗輸入：cygcheck -c cygwin命令，會打印出當前cygwin的版本和執行狀 態，如果status是ok的話，則cygwin執行正常。

      然後依次輸入gcc –version，g++ --version，make –version，gdb –version進行測試，如果都打印出版本資訊和一些描述資訊，則cygwin安裝成功！

3.配置 NDK 環境變數

　　a．首先找到 cygwin 的安裝目錄，找到一個 home\< 你的使用者名稱 >\.bash_profile 檔案，我的是：E:\cygwin\home\Administrator\.bash_profile ， ( 注意：我安裝的時候我的 home 資料夾下面什麼都沒有，解決 的辦法：首先開啟環境變數，把裡面的使用者變數中的 HOME 變數刪掉，在 E:\cygwin\home 資料夾下建立名為Administrator 的資料夾（是使用者名稱），然後把 E:\cygwin\etc\skel\.bash_profile 拷貝到該資料夾下 ) 。

　　b．開啟 bash_profile 檔案，新增 NDK=/cygdrive/< 你的碟符 >/<android ndk 目錄 > 例如：

　　　　　　NDK=/cygdrive/e/android-ndk-r5

　　　　　　export NDK

　　NDK 這個名字是隨便取的，為了方面以後使用方便，選個簡短的名字，然後儲存

　　c．開啟 cygwin ，輸入 cd $NDK ，如果輸出上面配置的 /cygdrive/e/android-ndk-r5 資訊，則表明環境變數設定成功了。

4.用 NDK 來編譯程式   

　　a．現在我們用安裝好的 NDK 來編譯一個簡單的程式吧，我們選擇 ndk 自帶的例子 hello-jni ，我的位於E:\android-ndk-r5\samples\hello-jni( 根據你具體的安裝位置而定 ) ，

　　b．執行 cygwin ，輸入命令 cd /cygdrive/e/android-ndk-r5/samples/hello-jni ，進入到 E:\android-ndk-r5\samples\hello-jni 目錄。

　　c．輸入 $NDK/ndk-build ，執行成功後，它會自動生成一個 libs 目錄，把編譯生成的 .so 檔案放在裡面。 ($NDK是呼叫我們之前配置好的環境變數， ndk-build 是呼叫 ndk 的編譯程式 )

　　d．此時去 hello-jni 的 libs 目錄下看有沒有生成的 .so 檔案，如果有，你的 ndk 就執行正常啦！

5.在 eclipse 中整合 c/c++ 開發環境

　　a．裝 Eclipse 的 C/C++ 環境外掛： CDT ，這裡選擇線上安裝。　　首先登入 http://www.eclipse.org/cdt/downloads.php ，找到對應你 Eclipse 版本的 CDT 外掛 的線上安裝地址。

　　b．然後點 Help 選單，找到 Install New Software 選單

　　c．點選 Add 按鈕，把取的地址填進去，出來外掛列表後，選 Select All ，然後選擇下一步即可完成安裝。

　　d．安裝完成後，在 eclispe 中右擊新建一個專案，如果出現了 c/c++ 專案，則表明你的 CDT 外掛安裝成功啦！

6.配置 C/C++ 的編譯器

　　a．開啟 eclipse ，匯入ndk 自帶的hello-jni 例子，右鍵單擊專案名稱，點選 Properties ，彈出配置介面，之後再點選 Builders ，彈出專案的編譯工具列表，之後點選 New，新新增一個編譯器，點選後出現新增介面，選擇 Program ，點選 OK。

　　b．出現了新增介面，首先給編譯配置起個名字，如： C_Builder，設定 Location 為 < 你 cygwin 安裝路徑 >\bin\bash.exe 程式，例：E:\cygwin\bin\bash.exe ，設定Working Directory為<你 cygwin 安裝路徑 >\bin 目錄，例如： E:\cygwin\bin，設定 Arguments 為 --login -c "cd /cygdrive/e/android-ndk-r5/samples/hello-jni && $NDK /ndk-build"

　　上面的配置中 /cygdrive/e/android-ndk-r5/samples/hello-jni 是你當前要編譯的程式的目錄， $NDK 是之前配置  的 ndk 的環境變數，這兩個根據你具體的安裝目錄進行配置，其他的不用變， Arguments 這串引數實際是  給 bash.exe 命令列程式傳引數，進入要編譯的程式目錄，然後執行 ndk-build 編譯程式

　　c．接著切換到 Refresh 選項卡，給 Refresh resources upon completion 打上鉤

　　d．然後切換到 Build Options 選項卡，勾選上最後三項

　　e．之後點選 Specify Resources 按鈕，選擇資源目錄，勾選你的專案目錄即可

　　f．最後點選 Finish，點選 OK 一路把剛才的配置都儲存下來，注意：如果你配置的編譯器在其它編譯器下邊，記得一定要點 Up 按鈕，把它排到第一位，否則 C 程式碼的編譯晚於Java程式碼的編譯，會造成你的 C 程式碼要編譯兩次才能看到最新的修改。

　　g．編譯配置也配置完成啦，現在來測試一下是否可以自動編譯呢，開啟專案 jni 目錄裡的 hello-jni.c 檔案把提示 Hello from JNI! 改成其他的文字：如： Hello ， My name is alex. ，然後再模 擬器中執行你的程式，如果模擬器中顯示了你最新修改的文字，那麼 Congratulations ！你已經全部配置成功啦！

五、開發自己的NDK程式

　　入門的最好辦法就是學習Android自帶的例子， 這裡就通過學習Android的NDK自帶的demo程式：hello-jni來達到這個目的。

1、 開發環境的搭建

　　1)android的NDK開發需要在linux下進行： 因為需要把C/C++編寫的程式碼生成能在arm上執行的.so檔案，這就需要用到交叉編譯環境，而交叉編譯需要在linux系統下才能完成。

　　2)安裝android-ndk開發包，這個開發包可以在google android 官網下載： 通過這個開發包的工具才能將android jni 的C/C++的程式碼編譯成庫

　　3)android應用程式開發環境： 包括eclipse、java、 android sdk、 adt等。

　　如何下載和安裝android-ndk我這裡就不囉嗦了，安裝完之後，需要將android-ndk的路勁加到環境變數PATH中：

　　　　sudo gedit /etc/environment

　　在environment的PATH環境變數中新增你的android-ndk的安裝路勁，然後再讓這個更改的環境變數立即生效：

　　　　 source  /etc/environment

　　經過了上述步驟，在命令列下敲：

　　　　ndk-bulid

　　彈出如下的錯誤，而不是說ndk-build not found，就說明ndk環境已經安裝成功了。

　　　　Android NDK: Could not find application project directory !    
　　　　Android NDK: Please define the NDK_PROJECT_PATH variable to point to it.    
　　　　/home/braincol/workspace/android/android-ndk-r5/build/core/build-local.mk:85: *** Android NDK: Aborting    .  Stop.

 2.程式碼的編寫

　　1)首先是寫java程式碼

　　建立一個Android應用工程HelloJni，建立HelloJni.java檔案：

　　HelloJni.java :

import android.app.Activity;
import android.widget.TextView;
import android.os.Bundle;

public class HelloJni 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() );
        setContentView(tv);
    }


    /* A native method that is implemented by the 'hello-jni' native library, which is packaged with this application. */
    public native String  stringFromJNI();

    public native String  unimplementedStringFromJNI();



    /* this is used to load the 'hello-jni' library on application startup. The library has already been unpacked into

      /data/data/com.example.HelloJni/lib/libhello-jni.so at installation time by the package manager. */
    static {
        System.loadLibrary("hello-jni");
    }
}

　　這段程式碼很簡單，註釋也很清晰，這裡只提兩點：:

　　表明程式開始執行的時候會載入hello-jni, static區宣告的程式碼會先於onCreate方法執行。如果你的程式中有多個類，而且如果HelloJni這個類不是你應用程式的入口，那麼hello-jni（完整的名字是libhello-jni.so）這個庫會在第一次使用HelloJni這個類的時候載入。

　　可以看到這兩個方法的宣告中有 native 關鍵字， 這個關鍵字表示這兩個方法是本地方法，也就是說這兩個方法是通過原生代碼（C/C++）實現的，在java程式碼中僅僅是宣告。

　　用eclipse編譯該工程，生成相應的.class檔案，這步必須在下一步之前完成，因為生成.h檔案需要用到相應的.class檔案。

2)編寫相應的C/C++程式碼

　　剛開始學的時候，有個問題會讓人很困惑，相應的C/C++程式碼如何編寫，函式名如何定義？ 這裡講一個方法，利用javah這個工具生成相應的.h檔案，然後根據這個.h檔案編寫相應的C/C++程式碼。

　　a. 生成相應.h檔案：

　　就拿我這的環境來說，首先在終端下進入剛剛建立的HelloJni工程的目錄：

　　ls檢視工程檔案　　

　　可以看到目前僅僅有幾個標準的android應用程式的檔案（夾）。

　　首先我們在工程目錄下建立一個jni資料夾：

　　下面就可以生成相應的.h檔案了：

　　-classpath bin：表示類的路勁

　　-d jni: 表示生成的標頭檔案存放的目錄

　　com.example.hellojni.HelloJni 則是完整類名

　　這一步的成功要建立在已經在 bin/com/example/hellojni/  目錄下生成了 HelloJni.class的基礎之上。現在可以看到jni目錄下多了個.h檔案：

　　我們來看看com_example_hellojni_HelloJni.h的內容：

　　com_example_hellojni_HelloJni.h :

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */

#include <jni.h>

/* Header for class com_example_hellojni_HelloJni */

#ifndef _Included_com_example_hellojni_HelloJni

#define _Included_com_example_hellojni_HelloJni

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

/*

 * Class:     com_example_hellojni_HelloJni

 * Method:    stringFromJNI

 * Signature: ()Ljava/lang/String;

 */

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI

  (JNIEnv *, jobject);


/*

 * Class:     com_example_hellojni_HelloJni

 * Method:    unimplementedStringFromJNI

 * Signature: ()Ljava/lang/String;

 */

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI

  (JNIEnv *, jobject);


#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif

　　上面程式碼中的JNIEXPORT 和 JNICALL 是jni的巨集，在android的jni中不需要，當然寫上去也不會有錯。從上面的原始碼中可以看出這個函式名那是相當的長啊。。。。 不過還是很有規律的， 完全按照：java_pacakege_class_mathod 形式來命名。

　　也就是說：

　　Hello.java中 stringFromJNI() 方法對應於 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 方法

　　HelloJni.java中的 unimplementedStringFromJNI() 方法對應於 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI() 方法 

　　注意下其中的註釋：

　　Signature: ()Ljava/lang/String; 

　　()Ljava/lang/String;()表示函式的引數為空（這裡為空是指除了JNIEnv *, jobject 這兩個引數之外沒有其他引數，JNIEnv*, jobject是所有jni函式必有的兩個引數，分別表示jni環境和對應的java類（或物件）本身），Ljava/lang/String; 表示函式的返回值是java的String物件。

b. 編寫相應的.c檔案：

　　hello-jni.c :

#include <string.h>
#include <jni.h>


/* This is a trivial JNI example where we use a native method

 * to return a new VM String. See the corresponding Java source

 * file located at:

 *   apps/samples/hello-jni/project/src/com/example/HelloJni/HelloJni.java

 */

jstring Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz )
{
    return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !");
}

　　這裡只是實現了Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI方法，而 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI 方法並沒有實現，因為在HelloJni.java中只調用了stringFromJNI()方法，所以unimplementedStringFromJNI()方法沒有實現也沒關係，不過建議最好還是把所有java中定義的本地方法都實現了，寫個空函式也行啊。。。有總比沒有好。

　　Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 函式只是簡單的返回了一個內容為 "Hello from JNI !" 的jstring物件（對應於java中的String物件）。hello-jni.c檔案已經編寫好了，現在可以把com_example_hellojni_HelloJni.h檔案給刪了，當然留著也行，只是我還是習慣把不需要的檔案給清理乾淨了。

3)編譯hello-jni.c 生成相應的庫

a 編寫Android.mk檔案

　　在jni目錄下（即hello-jni.c 同級目錄下）新建一個Android.mk檔案，Android.mk 檔案是Android 的 makefile檔案，內容如下：

# Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project

#

# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");

# you may not use this file except in compliance with the License.

# You may obtain a copy of the License at

#

#      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#

# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software

# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,

# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.

# See the License for the specific language governing permissions and

# limitations under the License.

#

LOCAL_PATH := $(call my-dir)



include $(CLEAR_VARS)



LOCAL_MODULE    := hello-jni

LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c



include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

　　這個Androd.mk檔案很短，下面我們來逐行解釋下：

　　　　LOCAL_PATH := $(call my-dir)

　　一個Android.mk 檔案首先必須定義好LOCAL_PATH變數。它用於在開發樹中查詢原始檔。在這個例子中，巨集函式’my-dir’, 由編譯系統提供，用於返回當前路徑（即包含Android.mk file檔案的目錄）。

　　　　include $( CLEAR_VARS)

　　CLEAR_VARS由編譯系統提供，指定讓GNU MAKEFILE為你清除許多LOCAL_XXX變數（例如 LOCAL_MODULE, LOCAL_SRC_FILES, LOCAL_STATIC_LIBRARIES, 等等...), 除LOCAL_PATH 。這是必要的，因為所有的編譯控制檔案都在同一個GNU MAKE執行環境中，所有的變數都是全域性的。

　　　　LOCAL_MODULE := hello-jni

　　編譯的目標物件，LOCAL_MODULE變數必須定義，以標識你在Android.mk檔案中描述的每個模組。名稱必須是唯一的，而且不包含任何空格。

注意：編譯系統會自動產生合適的字首和字尾，換句話說，一個被命名為'hello-jni'的共享庫模組，將會生成'libhello-jni.so'檔案。

　　重要注意事項：如果你把庫命名為‘libhello-jni’，編譯系統將不會新增任何的lib字首，也會生成 'libhello-jni.so'，這是為了支援來源於Android平臺的原始碼的Android.mk檔案，如果你確實需要這麼做的話。

　　　　LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

　　LOCAL_SRC_FILES變數必須包含將要編譯打包進模組中的C或C++原始碼檔案。注意，你不用在這裡列出標頭檔案和包含檔案，因為編譯系統將會自動為你找出依賴型的檔案；僅僅列出直接傳遞給編譯器的原始碼檔案就好。

　　注意，預設的C++原始碼檔案的副檔名是’.cpp’. 指定一個不同的副檔名也是可能的，只要定義LOCAL_DEFAULT_CPP_EXTENSION變數，不要忘記開始的小圓點（也就是’.cxx’,而不是’cxx’）

　　　　include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

　　BUILD_SHARED_LIBRARY表示編譯生成共享庫，是編譯系統提供的變數，指向一個GNU Makefile指令碼，負責收集自從上次呼叫'include $(CLEAR_VARS)'以來，定義在LOCAL_XXX變數中的所有資訊，並且決定編譯什麼，如何正確地去做。還有 BUILD_STATIC_LIBRARY變量表示生成靜態庫：lib$(LOCAL_MODULE).a， BUILD_EXECUTABLE 表示生成可執行檔案。

b. 生成.so共享庫檔案

　　Andro檔案已經編寫好了，現在可以用android NDK開發包中的 ndk-build指令碼生成對應的.so共享庫了，方法如下：

　　　　[email protected]:~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ cd .. 
　　　　[email protected]:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls 
　　　　AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  jni  libs  obj  res  src 
　　　　[email protected]:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ndk-build 
　　　　Gdbserver      : [arm-linux-androideabi-4.4.3] libs/armeabi/gdbserver 
　　　　Gdbsetup       : libs/armeabi/gdb.setup 
　　　　Install        : libhello-jni.so => libs/armeabi/libhello-jni.so 

　　可以看到已經正確的生成了libhello-jni.so共享庫了， 我們去 libs/armeabi/ 目錄下看看：

　　　　[email protected]:~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd libs/ 
　　　　[email protected]:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ ls 
　　　　armeabi 
　　　　[email protected]:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ cd armeabi/ 
　　　　[email protected]:~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs/armeabi$ ls 
　　　　gdbserver  gdb.setup  libhello-jni.so

4)在eclipse重新編譯HelloJni工程，生成apk

　　eclipse中重新整理下HelloJni工程，重新編譯生成apk，libhello-jni.so共享庫會一起打包在apk檔案內。在模擬器中看看執行結果。

參考資料：

http://blog.csdn.net/hhao137/article/details/4304664

http://www.cnblogs.com/hibraincol/archive/2011/05/30/2063847.html

http://yueguc.iteye.com/blog/946724

http://www.cnblogs.com/hibraincol/archive/2011/05/30/2063847.html