Android开发笔记（六十九）JNI实战

NDK

NDK的用途

NDK全称为Native Development Kit，意即原生的开发工具，NDK允许开发者在APP中通过C/C++代码执行部分程序。它是Android提供的方便开发者通过JNI接口进行Java与C/C++交叉编译的工具集。

NDK的用于概括来说主要分为以下几种情况（以下三点摘自百度百科）：

1. 代码的保护，由于apk的Java层代码很容易被反编译，而C/C++库反编译难度较大；

2. 在NDK中调用第三方C/C++库，因为很多的开源库都是用C/C++代码编写的，例如：OpenGL，FFmpeg等；

3. 便于移植，用C/C++写的库可以很方便在其它的嵌入式平台上再次使用。

NDK环境搭建

NDK与SDK是分开的，所以需要另外下载NDK，下载下来的NDK无需安装只需解压。然后打开ADT，依次打开菜单“Window”——“Preferences”——“Android”——“NDK”，在弹窗中输入本地的NDK目录。

接着新建一个Android工程，右击工程名，右键菜单依次选择“Android Tools”——“Add Native Support”，即在工程中添加了NDK支持，可以进行JNI开发了。

JNI

JNI的概念

JNI是Java Native Interface的缩写，它提供了若干的API实现了Java和其他语言的通信（主要是C/C++）。虽然JNI是java的平台标准，但要想在Android上使用JNI，还得配合NDK才行。

NDK提供了C/C++标准库的头文件，以及标准库的动态链接文件（主要是.a文件和.so文件）。而JNI是在自己工程下面编写JNI接口的C/C++代码以及mk编译文件，代码中要包含NDK的头文件，然后mk文件又依据规则把标准库链接进去，编译通过形成最终的so动态库文件。这样才能在APP中调用JNI接口。

JNI的开发步骤

下面是本人总结的jni开发步骤：

1、首先确保NDK环境搭建完成，并且Android工程已经添加了NDK的支持。

2、在要调用jni接口的Activity代码中添加jni接口定义，以及加载jni动态库，代码示例如下：

public native String abiFromJNI(int i1, float f1, double d1, boolean b1);
public native String unimplementedAbiFromJNI(int i1, float f1, double d1, boolean b1);
static {
System.loadLibrary("test_jni");
}

3、转到工程的jni目录下，在c/cpp文件中编写C/C++代码。注意C代码中对接口名称的命名规则是：Java_包名_Activity类名_函数名，其中包名中的点号要替换为下划线。

4、在Android.mk中添加cpp文件名称，告知编译器有新的c代码需要编译。

5、jni默认只会生成armeabi版本的so，如果还需要其它版本的so，要新建编译文件Application.mk，补充内容“APP_ABI := armeabi armeabi-v7a x86”等等，如想要生成所有版本的so，可填写“APP_ABI := all”。

JNI与C/C++数据类型的转换

JNI作为Java与C/C++之间的联系桥梁，需要对基本数据类型进行转换，下面是几种基本数据类型的对应关系：

整型：int（Java），jint（JNI），int（C/C++）

浮点数：float（Java），jfloat（JNI），float（C/C++）

双精度：double（Java），jdouble（JNI），double（C/C++）

布尔型：boolean（Java），jboolean（JNI），unsigned char（C/C++）

字符串：String（Java），jstring（JNI），const char*（C/C++）

其中整型、浮点数、双精度三种可以直接使用，布尔型和字符串需要处理后才能使用。

布尔类型中，Java的false对应C/C++的0，Java的true对应C/C++的1。

字符串类型的处理有点麻烦，JNI使用env->GetStringUTFChars方法将jstring类型转为const char*，使用env->NewStringUTF方法将const char*转为jstring类型。

JNI编码的注意事项

下面是本人在实际开发中，总结出来的几个注意事项（不完整，在实际工作中持续更新）：

1、每个接口必须写在不同的c文件中，同时要修改Android.mk，在LOCAL_SRC_FILES处补充编译新增加的c文件。

2、socket操作要设置上网权限，否则socket函数总是返回-1。

3、c代码中的变量尽量都初始化。因为发现有的变量在linux和模拟器都没问题，但在真机上若不初始化，其值就不可预知。

4、由于jni接口名称包含包名、类型、函数名，因此生成的so动态库在另一个工程调用时，务必保证路径完整一致才能正常调用。

代码示例

网上对jni例子的代码讲解多是测试性质，没有多少实际开发意义。现在刚好工作有个根据ip查找对方电脑名称的要求，这可算是把jni派上用场了。根据ip查找对方电脑名称及MAC地址，CSDN上有现成的c代码，当然那是linux环境下的c代码，倘若移植到Android，还是得做些修改处理。下面就是改好的代码示例：

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

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

#define send_MAXSIZE 50
#define recv_MAXSIZE 1024

struct NETBIOSNS
{
unsigned short int tid;		//unsigned short int 占2字节
unsigned short int flags;
unsigned short int questions;
unsigned short int answerRRS;
unsigned short int authorityRRS;
unsigned short int additionalRRS;
unsigned char name[34];
unsigned short int type;
unsigned short int classe;
};

char *getMacFromIp(const char *ip);

extern "C"

jstring
Java_com_example_exmjni_ApActivity_macFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz, jstring ip)
{
const char* str_ip;
str_ip = env->GetStringUTFChars(ip, 0);
return env->NewStringUTF(getMacFromIp(str_ip));
}

char *getMacFromIp(const char *ip) {
char str_mac[1024] = {0};
struct sockaddr_in toAddr;   //sendto中使用的对方地址
struct sockaddr_in fromAddr; //在recvfrom中使用的对方主机地址
char send_buff[send_MAXSIZE];
char recv_buff[recv_MAXSIZE];
memset(send_buff, 0, sizeof(send_buff));
memset(recv_buff, 0, sizeof(recv_buff));
int sockfd;	//socket
unsigned int udp_port = 137;
int inetat;
if ( (inetat = inet_aton(ip, &toAddr.sin_addr)) == 0) {
sprintf(str_mac, "[%s] is not a valid IP address\n", ip);
return str_mac;
}
if ( (sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP)) < 0) {
sprintf(str_mac, "%s socket error sockfd=%d, inetat=%d\n", ip, sockfd, inetat);
return str_mac;
}
bzero((char*)&toAddr,sizeof(toAddr));
toAddr.sin_family = AF_INET;
toAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
//toAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
//toAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.48.129");
toAddr.sin_port = htons(udp_port);

//struct ss; //包含 UDP结构体长度 和 字符串
//memcpy(send_buff, &ss, sizeof(ss));
//构造netbios结构包
struct NETBIOSNS nbns;
nbns.tid=0x0000;
nbns.flags=0x0000;
nbns.questions=0x0100;
nbns.answerRRS=0x0000;
nbns.authorityRRS=0x0000;
nbns.additionalRRS=0x0000;
nbns.name[0]=0x20;
nbns.name[1]=0x43;
nbns.name[2]=0x4b;
int j=0;
for (j=3;j<34;j++) {
nbns.name[j]=0x41;
}
nbns.name[33]=0x00;
nbns.type=0x2100;
nbns.classe=0x0100;
//memset(send_buff,..,sizeof(send_buff));	把send_buff设置为udp包格式
memcpy(send_buff, &nbns, sizeof(nbns));
int send_num =0;
send_num = sendto(sockfd, send_buff, sizeof(send_buff), 0, (struct sockaddr *)&toAddr, sizeof(toAddr) );
if (send_num != sizeof(send_buff)) { 	//sizeof(nbns)=50 ?
sprintf(str_mac, "%s sendto() error sockfd=%d, send_num=%d, sizeof(send_buff)=%d\n", ip, sockfd, send_num, sizeof(send_buff));
//close(sockfd);
shutdown(sockfd, 2);
return str_mac;
}
int recv_num =0;
recv_num = recvfrom(sockfd, recv_buff, sizeof(recv_buff), 0,  (struct sockaddr *)NULL, (int*)NULL);
if (recv_num < 56) {
sprintf(str_mac, "%s recvfrom() error sockfd=%d, recv_num=%d\n", ip, sockfd, recv_num);
//close(sockfd);
shutdown(sockfd, 2);
return str_mac;
}
unsigned short int NumberOfNames=0;  //这里要初始化。因为发现linux和模拟器都没问题，真机上该变量若不初始化，其值就不可预知
memcpy(&NumberOfNames, recv_buff+56, 1);
int i=0;
sprintf(str_mac, "%s%-12s : %s\n", str_mac, "IP Address", ip);
sprintf(str_mac, "%s%-12s : ", str_mac, "Host Name");
//sprintf(str_mac, "%s\nNumberOfNames=%d", str_mac, NumberOfNames);
char str_name[1024] = {0};
for (i=0; i<NumberOfNames; i++) {
char NetbiosName[16];
memcpy(NetbiosName, recv_buff+57+i*18, 16);	//Segmentation fault
sprintf(str_mac, "%s%s", str_mac, NetbiosName);
if (i != NumberOfNames-1) {
sprintf(str_mac, "%s/", str_mac);
}
//依次读取netbios name
if (i == 0) {
sprintf(str_name, "%s", NetbiosName);
}
}
unsigned short int mac[6]={0};
sprintf(str_mac, "%s\n%-12s : ", str_mac, "MAC Address");
sprintf(str_mac, "%s|", str_name);  //如要完整信息，可把此行注释
for (i=0; i<6; i++) {
memcpy(&mac[i], recv_buff+57+NumberOfNames*18+i,1);
sprintf(str_mac, "%s%02X", str_mac, mac[i]);
if (i != 5) {
sprintf(str_mac, "%s-", str_mac);
}
}
return str_mac;
}

点此查看Android开发笔记的完整目录