Android底层笔记：APP通过JNI调用动态库.so

Posted 2020-08-04

开发环境：

1. 平板电脑：FSPAD-733，原理上来说任何支持安卓的开发板都可以；
2. eclipse：使用的是iTOP-4412开发板提供的eclipse安卓开发包；
3. Ubuntu：使用的是FSPAD-733虚拟机开发环境，原理上来说任何开发包提供的虚拟机环境都是可以的。

加载库名，然后系统自动到库目录下找.so动态库

目录/库文件名

loadLibrary

? ? ?

du -mh tags

androidL/art/

vi -t Runtim_nativeLoad

? ? ?

javah -jni Hello 生成头文件

JNINativeMethod methods[]就相当于在库中的函数集合

gcc -shared -fPIC native.c -I /usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk-amd64/include -o liblednative.so

? ? ?

? ? ?

java Hello 执行Java可执行程序

export LD_LIBRARY_PATH=.

java Hello

java中的编码格式和C里面是不一样的，因为Java中是UTF-8能支持所有编码？而C中是Unicode编码，如何找到编码转换函数呢？搜JNI编程文档嘛，可以搜RegisterNative嘛，可以直接搜，或者想想在哪个步骤中会涉及这个东西。convert string 如果实在不知道搜什么，就往下翻吧。

? ? ?

如何把单个Java源文件放到eclipse里面结构里面

我们在eclipse里面做一个app，也就是在MainActivity.java里，你当然是造一个按钮啦

点击一个按钮就调用一个函数嘛ioctl

android studio和eclipse功能几乎一样啊，为什么以为差别很大呢？

? ? ?

private Button button = null;

button = (Button)findViewById(R.id....);

ledon = !ledon;

button.setText("led on");

? ? ?

可以在文件管理器里添加一个类包目录Le，然后把lednative.java拷贝进去，然后在eclipse里面刷新，项目会自动添加文件夹

package com.example.Led;

public class lednative {

static {

system.loadLibrary("lednative");

}

public native int ledopen();

publc

}

NDK

因为一切皆对象嘛，所以你总是在创建类，然后new对象，然后用对象调用方法来实现功能，而方法又调用其他代码，比如JNI代码啦

把native.c编译生成动态库啊

arm-linux-gnueabi-gcc -shared -fPIC .../include -nostdlib 这里是非标库路径 -o liblednative.so

find -name libc.so

? ? ?

file liblednative.so 查看交叉编译器是否生成了arm格式的库，拷贝到windowsde fastboot目录，上传(打开一键烧写工具)到/system/lib目录，adb push liblednative.so /system/lib/，如果没有权限则mount -o remount /dev/block/by-name/system /system也就是arm平台目录

? ? ?

最后连接平板继续调试，看LogCat是否打印出错误信息

好吧，又出错啦：

因为虽然加载了我们的本地动态库，但是本地动态库又要调用C库libc.so.6，这什么鬼东西？

那就到Android源码里面找啊 find -name libc.so.6

首先明白lib.so是非标准库，然后搜GCC 使用非标准库 -nostdlib 不使用标准库，使用非标嘛

? ? ?

【学习方法】从成功范例里面学习，对于编译命令选项这些，一定要理解每个选项参数的意义，你可以把参数删掉，然后对照学习。便可以理解了。只管写代码啊，要动手。

? ? ?

--------------------首先我们在activity中创建一个button--修改button属性：

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------接着我们在主程序中引用这个button，注意定义在类里面，而不是OnCreate函数里面哦：

--------------------接着我们初始化这个button对象，管理我们创建的那个button：

接着调用button的按键按下监听事件接口方法，在方法里面调用按下处理函数（匿名类函数（注意格式：是在小括号里面实现类的函数体的）哦）：

--------------------接着填充按键处理方法（技巧：new后面空一格，然后再按Alt + /可以自动填充）：

这里的ledon是一个状态指示灯，其实就指示了led硬件的状态啦！

注意要添加一个ledon的数据域field

接下来我么简单调试一下这个demo:

1. 插上平板电脑
2. 点击运行应用
3. 测试有效

--------------------接下啦放大招了，我们来通过JNI来调用C来访问硬件试试看，这里的C被封装成了C动态库 来直接和内核打交道了：

这里和C打交道的中间层（下层只认识上层，而不认识上上层，也就是你理解的时候只要每次在两个层之间就可以了）就是JNI，而JNI我们封装成一个类，在这个类里面我们加载C库，然后声明C库里面可以调用的方法

然后在主程序里面声明这个JNI类就好啦！

--------------------我们需要平板里面有动态库，然后应用程序APP去调用它，好的首先要创建一个动态库libled.so，这个库说白了就是C程序，只不过打包成了一个库的格式而已

? ? ?

问题层出不穷，主要出在依赖上而且Android系统有他自己实现，有时接口名字是很像的（其实本质就是接口名啦，然后上层又封装了而已而已）：

1. 在native.c
2. JNI的库C程序的类名在eclipse里面调用的时候要写全名哦com/example/Led/lednative
3. 如果重新生成C库最好把原来的删除了先，ll liblednative.so 查看日期
4. 因为安卓没有终端，所以不能用printf和scanf，要用JNI的那种打印函数哦：
   1. grep "android_log_print" * ./* -nR
   2. 

      ? ? ?

   3. 
   4. logcat | grep led
   5. __android_log_print 替换成 ALOGI

--------------------我们先在eclipse里面写一个，JNI的调用类LedJNICall.java吧

我们的MainActivity.java是在package com.example.hello;包（文件夹）下面，我们再创建（如果跨包创建对象需要import包到时候）一个包com.example.led，然后把LedJNICall.java放到里面，不太清楚把LedJNICall.java也放到com.example.hello包里面可不可以？

在src上右键新建Class即可：

? ? ?

--------------------接着在这个里面我们加载C语言写的动态库，加载后，我们再调用这个动态库里面的函数，这些函数都是用C语言写的，所以可以做一些Java语言无法做的事情：

--------------------好的，写完了LedJNICall.java，看一下有没有警告之类，然后Run As Android Application，好像没有反应啊：主活动MainActivity.java还没有调用LedJNICall.java这个类的方法呢！下面调用一下：

note：JNI接口类这里其实是个方法类，我们要它的目的是为了调用里面的方法，所以这里new类的对象的时候可以就放在主类的函数里面，哪里开始调用方法我们就在哪里开始new对象：

--------------------这里的led操作其实就是相当于一个led驱动啊，所以访问led的时候，第一步是打开led，而不是操作led：

--------------------打开设备后，就是根据具体的应用需求来操作led了，通用框架接口就是ledioctl，测试方法：因为我们这里是测试用的，所以在ledioctl里面用的是打印提示操作而非真的硬件操作：

note：很显然么这里的ledioctl()就相当于一个驱动，而驱动是可以统治多个设备的，所以我们自然要选择一个设备，选择方法就是传输一个ID，然后控制动作也是通过参数传递的。

--------------------好吧，调试后出错，因为我们还没有加载C动态库，所以现在创建C动态库，我们在Ubuntu主机的Android目录下测试：

--------------------我们先编写一个Java的JNI文件调用C库：

我们编译一下它javac LedJNICall.java得到Java的可执行程序文件：LedJNICall.class

运行一下java LedJNICall，运行出现异常：

--------------------提示没有在java.library.path路径下找到lednative库文件：当然找不到了，因为我们还没有创建这个库，所以JNI无法完成调用，所以接下来就是写库文件lednative.c（note：下面这个程序中有错误，会在下面逐步修改）：

接着很自然地我们要编译这个lednative.c，但是得到错误：

看看这个提示，说没有找到头文件jni.h，stdio.h能被编译器找到，是因为stdio.h所在的头目录/usr/include/已经被gcc编译器包含了，所以没有报错，现在jni.h所在的目录没有被配置，所以现在配置一下编译：

gcc -I /usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk-amd64/include lednative.c

但是依然提示出错，因为库源文件是不包含main函数的，所以gcc链接的时候会报错：

解决方法是编译成库就好了，编译方法是添加必要的选项然后让输出文件为动态链接库格式.so：

gcc -shared -fPIC lednative.c -I /usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk-amd64/include -o lednative.so

好的，现在我们生成了lednative.so文件，接下来想到是，运行Java程序LedJNICall.class试试看java LedJNICall：

好吧，又出错了，正如编译要添加头文件的目录，运行程序当然也要添加动态库的目录，道理是一样的 export LD_LIBRARY_PATH=.

设置了链接库路径，结果还是错了，此时有两种情况，一是路径错了，而是路径里面的库错了。我当时没想到是什么情况，然后谷歌了一下，突然想起库文件名是有一定规范的：

gcc -shared -fPIC lednative.c -I /usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk-amd64/include -o liblednative.so

好的，正确的库文件名生成成功：

然后运行一下看看效果：

又出错了，看错误提示，应该是本地方法出问题了，检查了好几次，终于发现问题：

好的，把上面的错误改正一下在编译然后运行：

还是出错，经过检查总算对了：

好的，终于运行成功了：

? ? ?

--------------------至此，JNI调用生成的C动态库在Ubuntu主机上测试成功，现在该一直到eclipse上去了，让我们的APP应用程序通过JNI调用C动态库里面的函数ledon和ledioctl，怎么办呢？

我们应该把这个liblednative.so放到我们的平板上的Java库目录里面去，但是平板上的Java库目录是哪个？

Java中有一个函数可以获得java.library.path变量值：String javaLibraryPath = System.getProperty("java.library.path");

上面的代码没有测试出来，先直接说答案吧，是/system/lib/ 和 /vendor/lib/两个目录

在你的代码里使用Log.i, Log.e, Log.w, Log.v, Log.d这几个函数可以输入log到Logcat

i 普通信息

e 错误信息

w 警告作息

v 详细信息

d 调试信息

分几个函数主要是为了给log信息分类。另外这些函数的第一个参数是一个字符型tag标志，也是用于给log分类的，第二个参数是你要输出的日志内容。

连接adb，先把动态库文件拷贝到fastboot目录下面去，然后把动态库推送到平板的目录里面去，我们来推一下：

好的推送成功，推送步骤如截图所示，其中有一步显示 /system/lib/ 是只读目录，然后我们 adb remount 了一下就可以拥有读写权限了。我不太知道原理，不过 remount 的意思是把设备重新挂载到 /system 目录上去，可以这样理解，操作系统有一个目录 /system 目录，这个目录是只读的权限，但是访问这个目录其实访问的是挂载在它上面的设备，如果挂载的时候以读写的方式挂载，那么就可以访问这个设备而忽略 /system 目录本身的权限属性。

上面这是一种临时生效的方法，也就是系统重启后又不可以了。还有一种永久生效的方法，原理其实是一样的：

暂时忘了，就是修改那个存储设备挂载文件，然后重新编译系统再烧写到平板上。

--------------------好了，现在平板上已经有了动态库了，再运行一下APP看看：

错误信息说动态库是64位的，而我们ARM要32位的，所以重新编译生成一下动态库：

gcc -shared -fPIC lednative.c -I /usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk-amd64/include -m32 -o liblednative.so

编译之前，手残了，把lednative.c给删除了，没办法只能重新输入一遍，看了上git还是有必要的。

好的，把重新编译后的32位动态库推送到平板上，还是出错：

错误信息说动态库的目标机器出错，所以估计是架构错了，因为我们是在x86机器上编译的，现在转移到ARM上，所以要用交叉编译工具才行啊，-m32去掉：

arm-linux-gnueabi-gcc -shared -fPIC lednative.c -I /usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk-amd64/include -o liblednative.so

提示交叉编译工具链没有找到，那么这个工具链肯定是存在的，因为编译uboot和内核是也是用的这个编译器，所以怎么找呢？所以想到了，在lichee目录下全局搜索： grep "arm-linux-gnueabi-" * ./* -nR

功夫不负有心人，找到了这个命令所在的目录，所以接下来只要把这个目录添加到环境变量里面就可以了，所以添加到 /etc/profile 中，这个对当前用户有效，然后 source /etc/profile 一下:

~/fspad-733/lichee/brandy/gcc-linaro/bin/

但是这样写出现问题了：

环境变量丢失了：

只能重新配置一下，这个/etc/profile好像是配置的当前终端，而不是当前用户啊：

export PATH=/home/linux/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games

[email protected]:~/fspad-733/lichee/brandy/gcc-linaro/bin:~/fspad-733/lichee/brandy/gcc-linaro/bin/

新开一个终端，输入：

export PATH=$PATH:~/fspad-733/lichee/brandy/gcc-linaro/bin/

重新编译动态库文件：

arm-linux-gnueabi-gcc -shared -fPIC lednative.c -I /usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk-amd64/include -o liblednative.so

又提示错误了，这个是什么意思？无法找到 crti.o 和 crtbegins.o，这两个好像是标准C库提供的链接文件，所以猜想，是因为调用了非安卓有的函数，这里是ARM编译器，所以可能会调用不同的C库，先把printf注释掉吧：

还是不行，那会是什么原因呢？原因是（不是我想出来的，是老师讲的）：交叉编译器无法使用标准C库（C库的源代码如何查看？标准C库libc.so.6非标准C库，下载标准C库源码文件sudo apt-get source libc6-dev），既然无法使用标准C库，那么就让GCC不使用标准C库来编译吧：-nostdlib

OK!编译成功，再次下载到板子上去测试：

好吧，又出错了：

错误信息显示没有"puts"，可是动态库里面我没有使用"puts"啊，只使用了"printf",看来printf被优化成了"puts"，我是这样理解的。为什么找不到，因为没有啊，安卓系统里的非标C库没有这个系统调用，所以不能用这种方式打印，先把那个printf注释掉再说吧：

又出错了，由于错误信息最上面的是错误最新发生的地方，幸好我们有出错检查代码，所以检测到了一个错误返回JNI_ERR，但是我们库源文件里面有两个地方都是返回的同一个JNI_ERR，根本无法定位啊，所以改下源代码吧，把返回值改一下：

好的，编译-加载动态库-eclipse调试，终于可以看到哪里错了：

可见是调用FindClass函数出错了，常见的出错原因：

1. 函数名写错了：不是
2. 确实没找打：明明有这个类名啊，所以不是
3. 传参错了：那么应该就是这个原因了，传参确实可能是错的，Android编程里面类名的本质是包名加类名

所以我们把类改下：

编译-加载动态库-eclipse调试，又错了：

很好，还给出了错误提示，也就是类名写错了，/是linux系统下的目录分隔符，和url的类似：

再次编译-加载动态库-eclipse调试，又错了：

这个错误我是真懵逼了，不过幸好有老师的标准编译代码做参考，这里的编译选项缺少了非标准库目录：

查找方法是 grep "libc.so" * ./* -nR，错了，我们要搜的是文件而不是文件内容，所以是用 find -name libc.so

我们选择ndk目录下的这些基于特定架构的非标准C库文件，因为我们的平板上就包含了这些文件，所以编译的时候也要根据这些非标准库来实现编译，我们选择平台版本最高的那个版本：

? ? ?

arm-linux-gnueabi-gcc -shared -fPIC -nostdlib ~/fspad-733/androidL/prebuilts/ndk/9/platforms/android-19/arch-arm/usr/lib/libc.so lednative.c -I /usr/lib/jvm/java-1.7.0-openjdk-amd64/include -o liblednative.so

但是编译后，还是同样的错误：这怎么解决？

好吧，仔细看下出错信息，发现有222，说明找类错误了，怎么会找类又错了？盯着eclipse看了半天，发现类名错了，应该是：

好了，这次测试程序终于成功，没有出错信息输出了。

? ??