Android之.so文件奇巧淫技

2022-05-15 03:49:54

.so文件的前世今生

早期的Android系统几乎只支持ARMv5的CPU架构，而现在它可以支持7种，几乎涵盖了市面上大部分的CPU架构。

Android系统目前支持的CPU架构主要包含以下7种：ARMv5，ARMv7 (从2010年起)，x86 (从2011年起)，MIPS (从2012年起)，ARMv8，MIPS64和x86_64 (从2014年起)，每一种都关联着一个相应的ABI。

二进制接口（ABI）

应用程序二进制接口（Application Binary Interface）定义了二进制文件（尤其是.so文件）如何运行在相应的系统平台上，从使用的指令集，内存对齐到可用的系统函数库。在Android中调用动态库文件(*.so)都是通过jni的方式。形如我们常见的：

void System.load(String pathName);

在Android系统上，每一个CPU架构对应一个ABI：armeabi，armeabi-v7a，x86，mips，arm64-v8a，mips64，x86_64。

比较常见的百度地图等sdk一般都会提供好几套的架构库。

Android平台生成.so文件

说了这么多，那么如何在Android平台上生成.so文件呢？

NDK环境搭建

关于ndk详细的理论请查看之前的讲解ndk详解，这里只做一个简单的环境搭建。

下载NDK

在Android Studio上下载即可。下载完后可以在structs目录查看。

打开项目根目录的local.properties文件

打开项目根目录的gradle.properties文件，添加

android.useDeprecatedNdk=true

这样ndk环境就搭建好了。

编写代码

1 . 创建一个Java类，以实现jni调用。

public class JniUtil {
    static {
        //括号的参数可以任意修改
        System.loadLibrary("jniutil");
    }

    //java调C/C++中的方法都需要用native声明且方法名必须和C/C++的方法名一样
    public native String test();
}

然后Make Project，完成后便生成字节码文件。

2 . 根据JniUtil.class生成.h文件
打开Android Studio的Terminal，执行以下命令：

javah -d jni -classpath 编译后的class文件的绝对路径

执行上述命令后便会在app/src/main目录下自动创建一个包含.h文件的jni文件夹。

我们直接打开文件：

#include <jni.h>

#ifndef _Included_com_othershe_jnitest_JniUtil
#define _Included_com_othershe_jnitest_JniUtil
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_othershe_jnitest_JniUtil_test
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

3 . 编写.c文件（jniutil.c）

这里的jniutil文件名需要和JniUtil类中System.loadLibrary("jniutil");的参数一致。
jniutil.c具体的编写可根据自己的业务实现，这里仅做测试：

#include "com_othershe_jnitest_JniUtil.h"

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_othershe_jnitest_JniUtil_test
        (JNIEnv *env, jobject obj) {
    return (*env)->NewStringUTF(env, "jni调用成功");
}

注：这里需要注意包名的统一。

4 . 配置项目app目录下的build.gradle文件

defaultConfig {
        applicationId "com.othershe.jnitest"
        minSdkVersion 14
        targetSdkVersion 25
        versionCode 1
        versionName "1.0"

        ndk {
            moduleName "jniutil"
            abiFilters 'armeabi', 'x86', 'armeabi-v7a' //输出指定三种abi体系结构下的so库。
        }
    }

其中ndk标签是新添加的，moduleName 的值同样为System.loadLibrary("jniutil");的参数。由于配置了abiFilters，则只会得到armeabi、x86、armeabi-v7a三种ABI对应的.so文件。

最后还需要在生成的jni文件夹下创建一个空的util.c文件，否则会有如下异常：

完成以上操作后，jni文件的目录如下：

生成.so文件

其实到这一步就已经完成了，那么我们怎么验证我们是否成功的创建了.so文件呢？现在我们来测试一下，写个TextView显示一下调用的C：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
 
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.tv);
 
        tv.setText(new JniUtil().getString());
    }
}

使用.so文件需要注意的地方

当你编译.so文件时，经常会出现一些错误，其中最多的是"UnsatisfiedLinkError"，"dlopen: failed"以及其他类型的crash或者低下的性能：

高版本编译的.so文件运行在低版本手机上

NDK平台不是向后兼容的，而是向前兼容的，推荐使用app的minSdkVersion对应的编译平台。

每个支持的CPU架构都需要一套对应的.so文件

这个就好比32位的软件没办法运行在64位的CPU上，必须为每一个CPU架构提供一套.so文件。

参考：Android中.so文件的Hook

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