Android調用C程序的七葷八素

在安卓平台上開發應用，通用的語言是 Java ，而對於從其它平台遷移到安卓的項目、產品，或者對於慣用 C/C++ 編程的開發人員來講，會希望復用已有的 C/C++ 代碼。安卓平台提供了復用 Native 代碼的途徑，也提供了編譯 C 代碼的環境和工具鏈： NDK 。 NDK 是一套工具鏈，有了它，在安卓上使用 C 語言成為可能。其實安卓原本是在 Linux 上套了個 Java 環境，要說不能用C 那才是不可思議的事兒，只是 Google 沒完全開放而已（話說我到現在都在腹黑，為麼不能讓 C 程序員在安卓上活得自在些呢，簡直是人為制造障礙）。

安卓平台上服用 C 代碼有兩種方式：

JNI原生 C 可執行程序

JNI 方式

JNI 原本是Java 提供的一種復用 C 代碼的框架，安卓又對此進行了一些擴充，加了個 AIDL 用在服務框架中，搞了一套工具，在使用 Android.mk 編譯時可以根據 AIDL 文件自動生成對應的 Java 代碼並編譯。

使用 JNI 主要是把 C 代碼編譯成動態庫，在 Java 中調用。使用的步驟大概是這樣的：

在 Java 代碼中聲明 native 方法在 JNI（橋接 C 代碼的這部分 C 代碼稱之為 JNI 層）層按照命名規則實現與 Java 層對應的本地方法在 Java 層加載 C 動態庫

JNI 方式的例子，如 Qt on Android ，Vitamio ，還有安卓框架本身中的一些例子，如 ServiceManager ， android.util.Log 。

原生 C 可執行程序

安卓本是 Linux ，調用 Native 可執行程序是自然而然的途徑。 Java 也提供了語言層面的支持，Runtime.exec() 函數就是干這個的。通過 exec() 啟動進程，可以讀取 Native 進程的標准輸出，可以向 Native 進程的標准輸入寫入數據。

調用原生可執行程序的方式的例子， WifiManager 在連接無線網絡時會通過控制接口和 wpa_supplicant （用於無線連接的 wpa_suppliacant ，是原生C可執行程序）通信傳遞諸如掃瞄接入點、選擇網絡、連接網絡等指令。

還有，有些安卓系統機頂盒上自帶的寬帶撥號（PPPoE）程序，也是 C 可執行程序， Java 層的 PPPoEService 最終通過調用pppd/ppppoe 這樣一些程序來執行實際的撥號過程。

還有，我們常說的 root ，其實也是通過調用一個叫 su 的程序來實現的。

我們在實際開發中也可以這麼用，比如想看某個目錄下都有什麼文件，可以直接調用 ls 命令，讀取它的標准輸出。

Java 和 C 程序通信問題

我們在安卓上通過 Java 調用 C 代碼時還會遇到進程或線程間通信的問題。

這裡專門說下 Java 進程和 C 進程、Java 進程和 C 共享庫的通信問題。

有時我們的需求很簡單，阻塞式調用 C 代碼，拿到計算結果就達到目的了。比如你通過 JNI 調用 C 共享庫的一個 Hash 函數，又比如你通過 Runtime.exec() 調用一個 Native 可執行程序來計算 Hash 讀取其標准輸出獲得結果。這些場景足夠簡單，你可以不考慮 Java 和 C 共享庫或者 C Native 可執行程序間的通信，反正是一錘子買賣也沒啥狀態要維護的。

但是還有一些復雜的應用，我們必須在 Java 和 C 之間建立一種長期的通信機制。

還是舉無線連接的例子好了，有興趣的讀者可以浏覽 wpa_supplicant 的源代碼，它提供了基於 dbus、unix domain socket 兩種方式的控制接口。

其實 Linux 常用的進程間通信機制，如 管道pipe 、socket 、信號，也都可以用於 Java 層和 C 層的通信，而且安卓框架就這麼用了。舉個例子，我們都很熟悉的安卓世界的第一個進程 Zygote(實際是 app_process ，啟動後更名為 Zygote )，有一個功能就是啟動 Java 進程，當我們要啟動一個 APK ，該 APK 的進程幾經輾轉最終是由 Zygote 啟動的（可以進程間共享 Java 類庫、C 共享庫，大大節省資源也加快進程啟動過程），而 Zygote 正是通過 socket 接受命令的。

再舉個信號的例子，我們看到很多進程管理類的應用，其實都是使用 android.os.Process 來殺進程，而 Process.kill() ，實際上就是給目標進程發送了一個信號，非常標准的 Linux 機制。

還有一個常用的 Java 和 C Native 可執行程序進程間通信的機制：標准輸入輸出。我們可以向一個進程的標准輸入寫入數據，也可以從它的標准輸出讀取數據。那麼我們就可以定義一套控制協議用來通信。

像管道 pipe、socket 既可以用於進程間通信（Java 和 C Native 可執行程序），也可以用於進程內通信（ Java 和 C 共享庫）。那麼什麼場景下我們會這麼用呢？前面的無線連接服務程序 wpa_supplicant 可以給我們一些提示。

假如我們用 C 實現了一個服務，而 Java 層需要經常訪問這個服務並且需要得到反饋，那麼就可以這麼干。

試著說一個場景，我們用 C 實現了一個可以支持並行下載的模塊（單線程 select 模型），而 Java 層會頻繁地下載圖片（安卓上 Java 層貌似沒有簡單易用占用資源又少的http 下載庫），比如一個雲相冊類的應用或視頻類應用，我們就可以把下載動作委托給 C 進程。

進程間通信，安卓框架中還有一個在 Linux IPC 框架之上擴展出來的新框架 Binder ，很多 Native 系統服務使用 Binder 框架，比如 AudioFlinger ，我們在 Java 層調用 AudioManager 設置音量的功能時，最終就是通過 Binder 框架使用了 Native 系統服務 AudioFlinger 的功能，是典型的跨進程調用，但是作為 Java 程序，完全不用關心這個。

想詳細了解 Binder 的讀者，可以進一步學習。這裡提一下 Binder 的限制：不是所有 C 程序都可以使用 Binder 來注冊服務，只有被授權的服務如 media.player ，media.camera 之類的 Native 系統服務才可以，如果你是系統開發，可以通過修改授權列表（通過 UID 控制）來允許你的 C 程序注冊服務，而作為應用開發者，就別妄想了，還是考慮使用管道pipe、socket 或者標准輸入輸出穩妥些。

編譯 C 可執行程序

為安卓平台編譯 C 可執行程序，有幾個方法：

使用 NDK ，使用 Android.mk 手動使用預編譯的 gcc 編譯使用 Qt 5.2 ，參考《Windows下Qt 5.2 for Android開發入門》和《Windows下Qt for Android 編譯安卓C語言可執行程序》

在 APK 中集成和使用 C 可執行程序

怎樣在 APK 中集成和使用一個 C 可執行程序呢？遵循下列步驟即可：

可以把可執行程序放在 assets 目錄下，這樣打包成 APK 時會自動打包 APK 運行時訪問 assets 文件夾內的資源，釋放可執行程序，添加可執行權限 使用 Runtime.exec() 啟動可執行程序

好啦，總算說了個大概，希望對你有所幫助。