Android调用C程序的七荤八素

浏览数：21 / 时间：2015年06月11日

在安卓平台上开发应用，通用的语言是 Java ，而对于从其它平台迁移到安卓的项目、产品，或者对于惯用 C/C++ 编程的开发人员来讲，会希望复用已有的 C/C++ 代码。安卓平台提供了复用 Native 代码的途径，也提供了编译 C 代码的环境和工具链： NDK 。 NDK 是一套工具链，有了它，在安卓上使用 C 语言成为可能。其实安卓原本是在 Linux 上套了个 Java 环境，要说不能用C 那才是不可思议的事儿，只是 Google 没完全开放而已（话说我到现在都在腹黑，为么不能让 C 程序员在安卓上活得自在些呢，简直是人为制造障碍）。

安卓平台上服用 C 代码有两种方式：

JNI
原生 C 可执行程序

JNI 方式

JNI 原本是Java 提供的一种复用 C 代码的框架，安卓又对此进行了一些扩充，加了个 AIDL 用在服务框架中，搞了一套工具，在使用 Android.mk 编译时可以根据 AIDL 文件自动生成对应的 Java 代码并编译。

使用 JNI 主要是把 C 代码编译成动态库，在 Java 中调用。使用的步骤大概是这样的：

在 Java 代码中声明 native 方法
在 JNI（桥接 C 代码的这部分 C 代码称之为 JNI 层）层按照命名规则实现与 Java 层对应的本地方法
在 Java 层加载 C 动态库

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

原生 C 可执行程序

安卓本是 Linux ，调用 Native 可执行程序是自然而然的途径。 Java 也提供了语言层面的支持，Runtime.exec() 函数就是干这个的。通过 exec() 启动进程，可以读取 Native 进程的标准输出，可以向 Native 进程的标准输入写入数据。

调用原生可执行程序的方式的例子， WifiManager 在连接无线网络时会通过控制接口和 wpa_supplicant （用于无线连接的 wpa_suppliacant ，是原生C可执行程序）通信传递诸如扫瞄接入点、选择网络、连接网络等指令。

还有，有些安卓系统机顶盒上自带的宽带拨号（PPPoE）程序，也是 C 可执行程序， Java 层的 PPPoEService 最终通过调用pppd/ppppoe 这样一些程序来执行实际的拨号过程。

还有，我们常说的 root ，其实也是通过调用一个叫 su 的程序来实现的。

我们在实际开发中也可以这么用，比如想看某个目录下都有什么文件，可以直接调用 ls 命令，读取它的标准输出。

Java 和 C 程序通信问题

我们在安卓上通过 Java 调用 C 代码时还会遇到进程或线程间通信的问题。

这里专门说下 Java 进程和 C 进程、Java 进程和 C 共享库的通信问题。

有时我们的需求很简单，阻塞式调用 C 代码，拿到计算结果就达到目的了。比如你通过 JNI 调用 C 共享库的一个 Hash 函数，又比如你通过 Runtime.exec() 调用一个 Native 可执行程序来计算 Hash 读取其标准输出获得结果。这些场景足够简单，你可以不考虑 Java 和 C 共享库或者 C Native 可执行程序间的通信，反正是一锤子买卖也没啥状态要维护的。

但是还有一些复杂的应用，我们必须在 Java 和 C 之间建立一种长期的通信机制。

还是举无线连接的例子好了，有兴趣的读者可以浏览 wpa_supplicant 的源代码，它提供了基于 dbus、unix domain socket 两种方式的控制接口。

其实 Linux 常用的进程间通信机制，如管道pipe 、socket 、信号，也都可以用于 Java 层和 C 层的通信，而且安卓框架就这么用了。举个例子，我们都很熟悉的安卓世界的第一个进程 Zygote(实际是 app_process ，启动后更名为 Zygote )，有一个功能就是启动 Java 进程，当我们要启动一个 APK ，该 APK 的进程几经辗转最终是由 Zygote 启动的（可以进程间共享 Java 类库、C 共享库，大大节省资源也加快进程启动过程），而 Zygote 正是通过 socket 接受命令的。

再举个信号的例子，我们看到很多进程管理类的应用，其实都是使用 android.os.Process 来杀进程，而 Process.kill() ，实际上就是给目标进程发送了一个信号，非常标准的 Linux 机制。

还有一个常用的 Java 和 C Native 可执行程序进程间通信的机制：标准输入输出。我们可以向一个进程的标准输入写入数据，也可以从它的标准输出读取数据。那么我们就可以定义一套控制协议用来通信。

像管道 pipe、socket 既可以用于进程间通信（Java 和 C Native 可执行程序），也可以用于进程内通信（ Java 和 C 共享库）。那么什么场景下我们会这么用呢？前面的无线连接服务程序 wpa_supplicant 可以给我们一些提示。

假如我们用 C 实现了一个服务，而 Java 层需要经常访问这个服务并且需要得到反馈，那么就可以这么干。

试着说一个场景，我们用 C 实现了一个可以支持并行下载的模块（单线程 select 模型），而 Java 层会频繁地下载图片（安卓上 Java 层貌似没有简单易用占用资源又少的http 下载库），比如一个云相册类的应用或视频类应用，我们就可以把下载动作委托给 C 进程。

进程间通信，安卓框架中还有一个在 Linux IPC 框架之上扩展出来的新框架 Binder ，很多 Native 系统服务使用 Binder 框架，比如 AudioFlinger ，我们在 Java 层调用 AudioManager 设置音量的功能时，最终就是通过 Binder 框架使用了 Native 系统服务 AudioFlinger 的功能，是典型的跨进程调用，但是作为 Java 程序，完全不用关心这个。

想详细了解 Binder 的读者，可以进一步学习。这里提一下 Binder 的限制：不是所有 C 程序都可以使用 Binder 来注册服务，只有被授权的服务如 media.player ，media.camera 之类的 Native 系统服务才可以，如果你是系统开发，可以通过修改授权列表（通过 UID 控制）来允许你的 C 程序注册服务，而作为应用开发者，就别妄想了，还是考虑使用管道pipe、socket 或者标准输入输出稳妥些。

编译 C 可执行程序

为安卓平台编译 C 可执行程序，有几个方法：