1 前言

一直想在android层面写c进程，然后java可以与c进程交互，以前在android源码中想玩就可以直接在init.rc中加上交叉编译好的c进程就可以了，而在ide中，也就是ndk编译后各种权限问题就有点不得而知了。花了几天时间研究实践，也终于实现了。再者这个也可以为后期做进程间通信和守护进程做准备。进程间通过一个中转daemon来处理分发，各个进程交互的接口也可以通过jni暴露给java层，而内部实现在c中也可以防止反编译，安全性上也有一定的保障。说了这么多，还是开始吧。

2 CMake JNI开发

Android studio逐渐用CMake来开发JNI层的c代码，也就是生成动态库so文件，不管是调试还是补全都是非常不错的。那就先来写一个jni吧，在新建工程的时候，有个选项（ Include C++ support）勾选上就会生成对应的jni的支持，

2.1 build.gradle中加了如下的配置:

cppFlags支持c++11

externalNativeBuild {            cmake {                cppFlags "-std=c++11"            }        }

2.2 编译的配置文件CMakeLists.txt

externalNativeBuild {        cmake {            path "CMakeLists.txt"        }    }

 

看下CMakeLists.txt文件，之前有一篇关于的文章也做了讲解。

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)# Creates and names a library, sets it as either STATIC# or SHARED, and provides the relative paths to its source code.# You can define multiple libraries, and CMake builds them for you.# Gradle automatically packages shared libraries with your APK.add_library( # Sets the name of the library.             native-lib             # Sets the library as a shared library.             SHARED             # Provides a relative path to your source file(s).             src/main/cpp/native-lib.cpp             )# Searches for a specified prebuilt library and stores the path as a# variable. Because CMake includes system libraries in the search path by# default, you only need to specify the name of the public NDK library# you want to add. CMake verifies that the library exists before# completing its build.find_library( # Sets the name of the path variable.              log-lib              # Specifies the name of the NDK library that              # you want CMake to locate.              log )# Specifies libraries CMake should link to your target library. You# can link multiple libraries, such as libraries you define in this# build script, prebuilt third-party libraries, or system libraries.target_link_libraries( # Specifies the target library.                       native-lib                       # Links the target library to the log library                       # included in the NDK.                       ${log-lib} )

 

其实看下也能理解，native-lib是库的名字，log 是打印需要依赖的android中的动态so库，src/main/cpp/native-lib.cpp是对应的源代码。

2.3 熟悉JNI代码

从CMakeLists.txt中我们可以看到代码路径在src/main/cpp文件夹下，看下代码如下：

#include 
     
      #include 
      
       extern "C"JNIEXPORT jstring JNICALLJava_com_jared_jnidaemon_MainActivity_stringFromJNI(        JNIEnv *env,        jobject /* this */) {    std::string hello = "Hello from C++";    return env->NewStringUTF(hello.c_str());}
      
     

 

比较简单，返回一个Hello from C++的字符串，我们再来看下java层怎么调用的。

调用其实很简单，首先是一个native的接口：

public native String stringFromJNI();

 

一个静态的加载so库的系统方法：

static {        System.loadLibrary("native-lib");    }

 

到这里，只要通过stringFromJNI()这个接口就可以调用c++层的代码获取对应的字符串了。是不是很简单，那就继续尝试下自己加一个方法吧。这里我们使用c++来开发吧。

2.4 动手写JNI代码

首先在java层定义下我们需要的接口:

public native int sumFromJNI(int a, int b);

然后通过”Show Intention Actions”快捷键来create对应的jni的方法

extern "C"JNIEXPORT jint JNICALLJava_com_jared_jnidaemon_MainActivity_sumFromJNI(JNIEnv *env, jobject instance, jint a, jint b) {    // TODO}

然后我们就可以在这里返回 a + b的值就可以了。这里我们会新建一个c++文件，那样涉及的东西多点。cpp目录下新建Hello.cpp文件和Hello.h文件：

#ifndef JNIDAEMON_HELLO_H#define JNIDAEMON_HELLO_H#include 
     
      using namespace std;class Hello {public:   Hello();   string getHello();   int sum(int a, int b);};#endif //JNIDAEMON_HELLO_H
     

新建一个Hello类，包含getHello方法和sum方法

#include 
     
      #include "hello.h"using namespace std;Hello::Hello() {}string Hello::getHello() {    return "Hello eastmoon1117";}int Hello::sum(int a, int b) {    return a + b;}
     

实现Hello类的方法，比较简单。再看下native-lib.cpp:

extern "C"JNIEXPORT jint JNICALLJava_com_jared_jnidaemon_MainActivity_sumFromJNI(JNIEnv *env, jobject instance, jint a, jint b) {    Hello *hello= new Hello();    return hello->sum(a, b);}

这里返回了hello的sum方法。 

都准备好了，那就把.cpp加入到CMake编译中吧

add_library( # Sets the name of the library.             native-lib             # Sets the library as a shared library.             SHARED             # Provides a relative path to your source file(s).             src/main/cpp/native-lib.cpp             src/main/cpp/hello.cpp             )

然后我们再activity中调用 

Log.d(“MainActivity”, sumFromJNI(2, 6))；就可以打印出8了。

3 NDK生成c可执行文件并执行

因为是c进程，可以说和主工程没有啥依赖，那就新建一个module来完成，这里新建Daemon模块。本来想着用cmake的，但是不知道怎么玩，就放弃了，直接用ndk编译吧还是。在新的Daemon模块中新建jni目录，在jni中新建daemon目录。

3.1 Makefile

首先在jni目录下建立两个文件，Android.mk和Application.mk 

先看下Android.mk文件:

include $(call all-subdir-makefiles)

意思就是包含素有子目录的makefile也就是所有子目录的Android.mk

再看下Application.mk文件:

APP_ABI := allAPP_PLATFORM := android-18

APP_ABI是cpu相关的，比如arm的，mips的，x86的，这里就编译所有就好了。 

APP_PLATFORM 是平台相关的

现在回到daemon文件，我们需要的东东，新建Android.mk，daemon.c和log.h文件。 

先看下Android.mk文件：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS)LOCAL_MODULE    := daemonLOCAL_SRC_FILES := daemon.cLOCAL_C_INCLUDES += \    $(LOCAL_PATH) \LOCAL_LDLIBS := -lm -lloginclude $(BUILD_EXECUTABLE)

编译生成的文件名为daemon，源码是daemon.c，依赖m和log库，BUILD_EXECUTABLE表示生成可执行文件。

3.2 源码

再看下log.h文件:

#include 
     
      #include 
      
       #define TAG     "Native"#define LOG_I(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, __VA_ARGS__)#define LOG_D(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, TAG, __VA_ARGS__)#define LOG_W(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN, TAG, __VA_ARGS__)#define LOG_E(...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG, __VA_ARGS__)#define LOGI(tag, ...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, tag, __VA_ARGS__)#define LOGD(tag, ...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, tag, __VA_ARGS__)#define LOGW(tag, ...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN, tag, __VA_ARGS__)#define LOGE(tag, ...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, tag, __VA_ARGS__)
      
     

这个就是对log的一个封装。

最后看下daemon.c文件：

#include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        #include "log.h"#define LOG_TAG         "Daemon"/* signal term handler */static void sigterm_handler(int signo) {    LOGD(LOG_TAG, "handle signal: %d ", signo);}int main(int argc, char *argv[]) {    LOGI(LOG_TAG, "Copyright (c) 2018, eastmoon
        
         ");    LOGI(LOG_TAG, "=========== daemon start =======");    /* add signal */    signal(SIGTERM, sigterm_handler);    while (1) {        LOGI(LOG_TAG, "=========== daemon running ======");        sleep(3);    }}
        
       
      
     

主进程就是睡眠3s打印一条log。

3.3 build.gradle配置

建立一个ndk编译的task

task ndkBuild(type: Exec) {    //def ndkDir = project.plugins.findPlugin('com.android.library').sdkHandler.getNdkFolder()    def ndkDir = project.android.ndkDirectory    commandLine "$ndkDir/ndk-build.cmd", '-C', 'src/main/jni',            "NDK_OUT=$buildDir/ndk/obj",            "NDK_APP_DST_DIR=$buildDir/ndk/libs/\$(TARGET_ARCH_ABI)"}

因为最后需要把对应的c进程拷贝到asset中，所以需要加上

sourceSets {        main {            jni.srcDirs = []            assets.srcDirs = ['src/main/assets']        }    }

然后新建一个copyExeFile任务:

task copyExeFile(type: Copy) {    from fileTree(dir: file(buildDir.absolutePath + '/ndk/libs'), include: '**/*')    into file('src/main/assets/')}

再右上角找到Daemon–>Tasks–>other–>ndkBuild执行就可以编译出对应的c可执行文件，然后右上角找到Daemon–>Tasks–>other–>copyExeFile执行把需要的c可执行文件拷贝到对应的assets文件夹下。

3.4 执行java层执行c进程

准备好了c可执行文件后，下一步就是执行这个进程。由于android的权限问题，对应的app会安装到/data文件夹下，而/data文件夹又需要root后才能进去，一般手机是没有root掉的，所以我们就通过读取assets中的c文件，写到/data文件夹的对应的包中，然后再执行该文件，那么不需要root的情况下就可以运行我们的c进程了。

3.4.1 CommandForNative

在java层新建CommandForNative类：代码有点多，这里不贴了，可以参考github的代码。简要介绍下： 

installBinary方法，就是根据cpu型号找到对应的c文件，从assets中拷贝到指定的目录下，然后设置权限成为可执行权限。 

restartBinary方法:先杀死已有的进程，然后再起这个进程。

3.4.2 Daemon

然后看下Daemon类：

private static final String BIN_DIR_NAME = "bin";    private static final String BINARY_NAME = "daemon";    /**     * 执行可执行文件     * @param context     * @param args 可执行文件的参数     */    public static void run(final Context context, final String args) {        new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                CommandForNative.installBinary(context, BIN_DIR_NAME, BINARY_NAME);                //CommandForNative.execBinary(context, BIN_DIR_NAME, BINARY_NAME, args);                CommandForNative.restartBinary(context, BIN_DIR_NAME, BINARY_NAME, args);            }        }).start();    }

这里daemon就是对应的可执行文件名字，bin是需要新建的/data/data文件夹下的对应app文件夹的目录，也即是daemon文件的安装目录。

3.5 执行效果

看下效果，执行

adb shell

执行看下进程

shell@jflte:/ $ ps | grep jaredps | grep jaredu0_a620   14648 317   1597528 41920 ffffffff 00000000 S com.jared.jnidaemonu0_a620   14695 14648 3108   412   ffffffff 00000000 S /data/data/com.jared.jnidaemon/app_bin/daemon

看下打印的log信息：

shell@jflte:/ $ logcat -s Daemonlogcat -s Daemon--------- beginning of system--------- beginning of mainI/Daemon  (14695): Copyright (c) 2018, eastmoon
     
      I/Daemon  (14695): =========== daemon start =======I/Daemon  (14695): =========== daemon running ======I/Daemon  (14695): =========== daemon running ======I/Daemon  (14695): =========== daemon running ======I/Daemon  (14695): =========== daemon running ======I/Daemon  (14695): =========== daemon running ======
     

就是我们所需要的。当然这个只是简单地例子，后续我们就可以基于这个愉快地写c/c++代码。

github代码：