深入浅出 Android JNI (二)1. 磨刀不误砍柴工：配置开发环境 1.1 安装必备组件打开 Android

1. 磨刀不误砍柴工：配置开发环境

1.1 安装必备组件

打开 Android Studio (建议最新稳定版) ，通过 SDK Manager 安装：

NDK (Native Development Kit) ：核心工具链，编译 C/C++
CMake：主流跨平台构建系统，管理 Native 编译过程
LLDB：强大的 Native 代码调试器
miro.medium.com/max/1400/1*…

1.2 项目配置 (以新项目为例)

创建项目：选择 Native C++ 模板 (Android Studio 已帮你做基础配置)

关键文件检查：

app/build.gradle：确认 NDK 版本和 CMake 路径

android {
    ...
    defaultConfig {
        ...
        externalNativeBuild {
            cmake {
                cppFlags "" // 可添加编译选项如：-std=c++17
                // 指定ABI (Application Binary Interface)，初期可只选一个加快编译
                // abiFilters 'arm64-v8a', 'armeabi-v7a', 'x86', 'x86_64'
            }
        }
    }
    externalNativeBuild {
        cmake {
            path "src/main/cpp/CMakeLists.txt" // CMake 构建脚本路径
            version "3.22.1" // 指定CMake版本 (与安装的一致)
        }
    }
}

local.properties：确保指定了 NDK 路径

sdk.dir=/path/to/your/android/sdk
ndk.dir=/path/to/your/ndk/version // 例如 ndk.dir=/Users/name/Android/sdk/ndk/25.1.8937393

2. 庖丁解牛：Hello JNI 项目结构解析

一个最简单的 JNI 项目包含以下核心文件：

app/
├── src/
│   ├── main/
│   │   ├── java/
│   │   │   └── com/example/myapp/
│   │   │       └── MainActivity.java  // Java 入口，声明并调用 native 方法
│   │   ├── cpp/
│   │   │   ├── CMakeLists.txt        // CMake 构建脚本，告诉 CMake 如何编译你的 C/C++
│   │   │   └── native-lib.cpp        // 你的 C/C++ JNI 实现代码
│   │   └── res/                      // 资源文件
├── build.gradle                      // 项目构建配置
└── local.properties                  // SDK & NDK 路径配置

3. 实战：编写你的第一个 Hello JNI

3.1 Java 侧：声明与调用 Native 方法 (`MainActivity.java`)

package com.example.myapp;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    static {
        // 1. 加载名为 "native-lib" 的共享库
        // 实际加载的文件名是 libnative-lib.so (Linux/Android 规则)
        System.loadLibrary("native-lib");
    }

    // 2. 声明 native 方法
    // 这个方法的具体实现在 C/C++ 层 (native-lib.cpp)
    public native String stringFromJNI();

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

        // 3. 调用 native 方法获取字符串
        String helloFromC = stringFromJNI();

        // 4. 将结果显示在 TextView 上
        TextView tv = findViewById(R.id.sample_text);
        tv.setText(helloFromC); // 显示 "Hello from C++!"
    }
}

关键点解析：

System.loadLibrary("native-lib"):
- 在静态初始化块中调用，确保类加载时库就被加载。
- 参数 "native-lib" 对应最终生成的共享库文件名 libnative-lib.so (lib 前缀和 .so 后缀是系统自动添加的)。
public native String stringFromJNI();:
- native 关键字表明这是一个本地方法，没有方法体。
- 它的具体实现将由 C/C++ 代码提供。

3.2 C++ 侧：实现 Native 方法 (`native-lib.cpp`)

#include <jni.h>   // 必须包含！提供 JNI 类型和函数声明
#include <string>  // 使用 C++ 字符串

// 关键：符合 JNI 规范的函数命名
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_example_myapp_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv* env,        // JNI 环境指针，所有 JNI 函数的入口
        jobject /* this */)  // 调用该方法的 Java 对象实例 (本例是 MainActivity 实例)
{
    // 1. 创建一个 C++ 字符串
    std::string hello = "Hello from C++!";

    // 2. 将 C++ std::string 转换为 JNI 的 jstring
    // 使用 JNIEnv 提供的函数 NewStringUTF
    // 注意：NewStringUTF 要求 UTF-8 编码的字符数组
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

关键点解析：

函数签名 (extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL)：
- extern "C"：告诉 C++ 编译器使用 C 语言的命名和调用约定（防止 C++ 的名称修饰(mangling)导致 JVM 找不到函数）。
- JNIEXPORT：宏定义，确保函数在动态库中可见（可被 JVM 加载）。
- JNICALL：宏定义，指定函数调用约定（通常不需要开发者关心细节）。
- jstring：返回值类型，对应 Java 的 String。
函数名 (Java_com_example_myapp_MainActivity_stringFromJNI)：
- 这是 JNI 最严格的规则！ 必须严格按照此格式命名：
  Java_ + 包名（点替换为下划线） + _ + 类名 + _ + 方法名
- 本例中：
  - 包名：com.example.myapp -> com_example_myapp
  - 类名：MainActivity
  - 方法名：stringFromJNI
- 注意大小写！ 必须与 Java 中的包名、类名、方法名完全一致（包括大小写）。一个常见的错误是 MainActivity 写成 mainactivity。
参数 (JNIEnv* env, jobject thiz)：
- JNIEnv* env：最重要的参数！ 指向 JNI 函数表的指针。所有与 Java 交互的操作（创建对象、调用方法、处理异常等）都通过 env->xxxFunction() 调用。
- jobject thiz：指向调用此 native 方法的 Java 对象实例（本例是 MainActivity 的一个实例）。如果 stringFromJNI 是 static 方法，则此参数类型为 jclass，指向 MainActivity.class。代码中 /* this */ 注释是提醒该参数的作用。
核心逻辑：
1. 创建一个 C++ std::string (hello)。
2. 使用 env->NewStringUTF() 函数将 C/C++ 中以 \0 结尾的 UTF-8 编码的字符数组 (hello.c_str() 返回的 const char*) 转换为 JNI 的 jstring 类型（对应 Java 的 String）。
3. 返回这个 jstring 给 Java 调用者。

4. 粘合剂：CMakeLists.txt 详解

CMakeLists.txt 告诉 CMake 如何编译你的 C/C++ 代码并生成 .so 库。

# 1. 设置 CMake 的最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.22.1)

# 2. 定义项目名称 (通常与库名无关)
project("myapp")

# 3. 创建并命名一个库 (SHARED 表示生成共享库 .so)
add_library(
        native-lib          # 库的名称：生成 libnative-lib.so
        SHARED              # 类型：SHARED(动态库), STATIC(静态库)
        native-lib.cpp      # 源文件列表 (多个文件用空格隔开)
)

# 4. 查找 Android 系统提供的 Log 库，并命名为 log-lib
find_library(
        log-lib             # 为找到的库设置一个变量名 (log-lib)
        log                 # Android 系统库 liblog.so 的名字
)

# 5. 将目标库 (native-lib) 与找到的系统库 (log-lib) 链接
target_link_libraries(
        native-lib         # 目标库 (我们自己的 native-lib)
        ${log-lib}         # 链接 liblog.so (用于 __android_log_print)
        # 可以链接其他库，如 android (图形), OpenSLES (音频) 等
)

关键点解析：

add_library(native-lib SHARED native-lib.cpp): 定义我们要构建一个名为 native-lib 的共享库（.so），源代码是 native-lib.cpp。库名 native-lib 必须与 Java 中 System.loadLibrary("native-lib") 指定的名字一致。
find_library(log-lib log): 在 NDK 的系统库路径中查找名为 log (对应 liblog.so) 的库，并将其路径存储在变量 log-lib 中。
target_link_libraries(native-lib ${log-lib}): 将我们自己的 native-lib 与系统提供的 log 库链接起来。这样我们才能在 native-lib.cpp 中使用 __android_log_print 等日志函数。

5. 运行与调试：见证奇迹的时刻

连接设备/启动模拟器：确保 ADB 识别到你的设备。
点击 Run (绿色三角) ：Android Studio 会自动完成：
- 编译 Java/Kotlin 代码 -> .dex
- 调用 CMake 编译 C/C++ -> libnative-lib.so (针对不同 ABI)
- 打包 APK
- 安装 APK 到设备
- 启动应用
查看结果：应用启动后，屏幕上应该显示 "Hello from C++!" 。恭喜！你成功实现了 Java 调用 C++ 代码！

6. 调试利器：Native 层日志输出

在 native-lib.cpp 中添加日志，方便调试：

#include <jni.h>
#include <string>
#include <android/log.h> // 引入 Android 日志头文件

// 定义日志标签 (TAG)
#define LOG_TAG "JNI_DEMO"
// 定义日志级别和宏 (简化__android_log_print调用)
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, __VA_ARGS__)

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_example_myapp_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv* env,
        jobject /* this */) {

    std::string hello = "Hello from C++!";
    LOGD("Creating jstring from: %s", hello.c_str()); // 调试日志

    jstring result = env->NewStringUTF(hello.c_str());

    if (result == nullptr) {
        LOGE("Failed to create jstring!"); // 错误日志
        // 可以考虑抛出异常回 Java
    }
    return result;
}

关键点：

包含头文件：#include <android/log.h>
定义 TAG 和宏：方便使用不同级别的日志 (LOGD, LOGE 等)。
链接 log 库：确保 CMakeLists.txt 中已经通过 target_link_libraries(native-lib ${log-lib}) 链接了 liblog.so。
查看日志：在 Android Studio 的 Logcat 窗口，选择对应设备和你的 App 进程，按 LOG_TAG (如 "JNI_DEMO") 或日志级别过滤。

7. 常见问题排查 (Hello JNI 版)

java.lang.UnsatisfiedLinkError: No implementation found for...
- 最常见原因：函数名拼写错误！ 仔细检查 C++ 函数名是否严格匹配 Java_包名_类名_方法名 规则（包名点换下划线，大小写一致）。
- 检查 System.loadLibrary("xxx") 中的 xxx 是否与 CMakeLists.txt 中 add_library(xxx ...) 的 xxx 一致 (不包括 lib 和 .so)。
- 确保 .so 文件被打包进 APK 并安装到设备上。检查 build/outputs/apk/debug/ 下的 APK，用解压软件查看 lib/ 目录下是否有对应 ABI 的 libxxx.so。
- 检查 CMakeLists.txt 配置是否正确，源文件是否包含在 add_library 中。
java.lang.UnsatisfiedLinkError: dlopen failed: library "libxxx.so" not found
- 确保 System.loadLibrary 调用发生在使用 native 方法之前（通常放在 static 块）。
- 检查设备 CPU 架构 (ABI)。build.gradle 中 abiFilters 是否包含了设备对应的 ABI (如 arm64-v8a, armeabi-v7a)？初期可以注释掉 abiFilters 让 Gradle 打包所有支持的 ABI。
- 库依赖问题：如果 libxxx.so 依赖其他库，需要确保它们也存在且路径正确。使用 readelf -d libxxx.so (Linux) 或 objdump -p libxxx.so (Windows) 查看依赖。
编译错误 (C/C++)
- 仔细阅读 Android Studio 的 Build Output 窗口的错误信息，通常定位很准确。
- 常见错误：缺少 #include <jni.h>，JNIEnv* 或 jstring 等类型未定义，函数签名不匹配等。
应用崩溃 (无明确错误)
- 打开 Logcat，过滤日志级别为 Error (E) 或 Fatal (F)。
- 查找 signal 信息 (如 SIGSEGV 段错误)，通常意味着 Native 层有非法内存访问（空指针、野指针、数组越界）。
- 使用 addr2line 或 ndk-stack 工具将崩溃地址映射回源代码行号。在 Android Studio 中，崩溃时 Logcat 通常会自动解析出堆栈信息

深入浅出 Android JNI (二)

1. 磨刀不误砍柴工：配置开发环境

1.1 安装必备组件

1.2 项目配置 (以新项目为例)

2. 庖丁解牛：Hello JNI 项目结构解析

3. 实战：编写你的第一个 Hello JNI

3.1 Java 侧：声明与调用 Native 方法 (MainActivity.java)

3.2 C++ 侧：实现 Native 方法 (native-lib.cpp)

4. 粘合剂：CMakeLists.txt 详解

5. 运行与调试：见证奇迹的时刻

6. 调试利器：Native 层日志输出

7. 常见问题排查 (Hello JNI 版)

3.1 Java 侧：声明与调用 Native 方法 (`MainActivity.java`)

3.2 C++ 侧：实现 Native 方法 (`native-lib.cpp`)