安卓实战开发之JNI入门及高效的配置(android studio一键生成.h,so及方法签名)

前言

以前也讲过NDK开发,但是开始是抱着好玩的感觉去开始的,然后呢会helloWord就觉得大大的满足,现在静下来想这NDK开发到底是干什么呢?

NDK开发,其实是为了项目需要调用底层的一些C/C++的一些东西;另外就是为了效率更加高效些但是在java与C相互调用时平白又增大了开销(其实效率不见得有所提高),然后呢,基于安全性的考虑也是为了防止代码被反编译我们为了安全起见,使用C语言来编写这些重要的部分来增大系统的安全性,最后呢生成so库便于给人提供方便。

好了,我们来看一下qq的结构,我们就能理解任何有效的代码混淆对于会smail语法反编译你apk是分分钟的事,即使你加壳也不能幸免高手的攻击,当然你的apk没有什么机密和交易信息就没有人去做这事了。

分析qq的apk架构:
1.使用ClassyShark.jar来打开qq.apk


2.点开Archive我们来查看架构

从上图我们可以看出qq里面是一堆的so库是吗,所以呢so库可见比代码混淆安全系数高的多。

JNI与NDK的关系

  • NDK:
    NDK是一系列工具的集合。它提供了一系列的工具,帮助开发者快速开发C(或C++)的动态库,并能自动将so和java应用一起打包成apk。这些工具对开发者的帮助是巨大的。它集成了交叉编译器,并提供了相应的mk文件隔离CPU、平台、ABI等差异,开发人员只需要简单修改mk文件(指出“哪些文件需要编译”、“编译特性要求”等),就可以创建出so。它可以自动地将so和Java应用一起打包,极大地减轻了开发人员的打包工作。
  • JNI:
    JavaNative Interface (JNI)标准是java平台的一部分,JNI是Java语言提供的Java和C/C++相互沟通的机制,Java可以通过JNI调用本地的C/C++代码,本地的C/C++的代码也可以调用java代码。JNI 是本地编程接口,Java和C/C++互相通过的接口。Java通过C/C++使用本地的代码的一个关键性原因在于C/C++代码的高效性。
    现在明白了吧,NDK就是为我们生成了c/c++的动态链接库而已,jni呢只不过是java和c沟通而已,两者与android没有半毛钱关系,只因为安卓是java程序开发然后jni又能与c沟通,所以使“Java+C”的开发方式终于转正。

Android是JVM架设在Linux之上的架构。所以无论如何,在Linux OS层面,都应该可以跑C/C++程序。

Android Native C就是使用C/C++程序直接跑到Linux OS层面上的程序。与其它平台类似,只需要交叉编译后。并得到Linux OS root权限,就可以直接跑起来了。

android studio 中简单的jni开发

Let’s Go!!!

准备工作不再需要什么cgwin来编译ndk(太特么操蛋了),现在只需要你下载一下NDK的库就ok了,然后你也可以去离线下载http://www.androiddevtools.cn最新版,这里吐槽一下android studio对NDK的支持还有待提高。

效果看下今天的效果:(安卓jni获取 apk的包名及签名信息)

这里写图片描述

必须的步骤

1.配置你的ndk路径(local.properties)

ndk.dir=E:\Android\sdk\android-ndk-r11b-windows-x86_64\android-ndk-r11b

2.grale配置使用ndk(gradle.properties)

android.useDeprecatedNdk=true

3.在module下的build.gradle添加ndk以及jni生成目录

ndk{ moduleName "JNI_ANDROID" abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "x86" //输出指定三种abi体系结构下的so库,目前可有可无。 } sourceSets.main{ jniLibs.srcDirs = ['libs'] }

准备工作做好了开始写代码:(jni实现获取应用的包名和签名信息)

步骤1:先写要实现本地方法的类,及加载库(JNI_ANDROID也就是ndk 里面配的moduleName)

package com.losileeya.getapkinfo;
/** 
* User: Losileeya (847457332@qq.com)
 * Date: 2016-07-16 
* Time: 11:09 
* 类描述: * * @version : 
*/
public class JNIUtils {
 /**
 * 获取应用的签名 
* @param o 
* @return 
*/ 
public static native String getSignature(Object o);
 /** * 获取应用的包名 
* @param o 
* @return 
*/ 
public static native String getPackname(Object o); 
/** 
* 加载so库或jni库 
*/
 static { 
    System.loadLibrary("JNI_ANDROID");
 }}

注意我们 的加载c方法都加了native关键字,然后要使用jni下的c/c++文件就必须使用System.loadLibrary()。

步骤2:使用javah命令生成.h(头文件)

javah -jni com.losileeya.getapkinfo.JNIUtils

执行完之后你可以在module下文件夹app\build\intermediates\classes\debug下看见生成的 .h头文件为:

com_losileeya_getapkinfo_JNIUtils.h

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_losileeya_getapkinfo_JNIUtils */
#ifndef _Included_com_losileeya_getapkinfo_JNIUtils
#define _Included_com_losileeya_getapkinfo_JNIUtils
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_losileeya_getapkinfo_JNIUtils_getPackname(JNIEnv *, jobject, jobject);JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_losileeya_getapkinfo_JNIUtils_getSignature(JNIEnv *, jobject, jobject);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

在工程的main目录下新建一个名字为jni的目录,然后将刚才的.h文件剪切过来,当然文件名字是可以修改的

步骤3:根据.h文件生成相应的c/cpp文件

//// Created by Administrator on 2016/7/16.//
#include <stdio.h>
#include <jni.h>
#include <stdlib.h>
#include "appinfo.h"
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_losileeya_getapkinfo_JNIUtils_getPackname(JNIEnv *env, jobject clazz, jobject obj){
jclass native_class = env->GetObjectClass(obj);
jmethodID mId = env->GetMethodID(native_class, "getPackageName", "()Ljava/lang/String;");
jstring packName = static_cast<jstring>(env->CallObjectMethod(obj, mId));
return packName;
}
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_losileeya_getapkinfo_JNIUtils_getSignature(JNIEnv *env, jobject clazz, jobject obj){
jclass native_class = env->GetObjectClass(obj);
jmethodID pm_id = env->GetMethodID(native_class, "getPackageManager", "()Landroid/content/pm/PackageManager;");
jobject pm_obj = env->CallObjectMethod(obj, pm_id);
jclass pm_clazz = env->GetObjectClass(pm_obj);
// 得到 getPackageInfo 方法的 
IDjmethodID package_info_id = env->GetMethodID(pm_clazz, "getPackageInfo","(Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;");
jstring pkg_str = Java_com_losileeya_getapkinfo_JNIUtils_getPackname(env, clazz, obj);// 获得应用包的信息
jobject pi_obj = env->CallObjectMethod(pm_obj, package_info_id, pkg_str, 64);
// 获得 PackageInfo 类
jclass pi_clazz = env->GetObjectClass(pi_obj);
// 获得签名数组属性的 IDjfieldID signatures_fieldId = env->GetFieldID(pi_clazz, "signatures", "[Landroid/content/pm/Signature;");
jobject signatures_obj = env->GetObjectField(pi_obj, signatures_fieldId);
jobjectArray signaturesArray = (jobjectArray)signatures_obj;
jsize size = env->GetArrayLength(signaturesArray);
jobject signature_obj = env->GetObjectArrayElement(signaturesArray, 0);
jclass signature_clazz = env->GetObjectClass(signature_obj);
jmethodID string_id = env->GetMethodID(signature_clazz, "toCharsString", "()Ljava/lang/String;");
jstring str = static_cast<jstring>(env->CallObjectMethod(signature_obj, string_id));
char *c_msg = (char*)env->GetStringUTFChars(str,0);
return str;
}

注意:要使用前得先声明,方法名直接从h文件考过来就好了,studio目前还是很操蛋的,对于jni的支持还是不很好。

步骤4:给项目添加Android.mk和Application.mk

此步骤显然也是不必要的,如果你需要生成so库添加一下也好,为什么不呢考过去改一下就好了,如果你不写这2文件也是没有问题的,因为debug下也是有这些so库的。好吧,勉强看一下这2货:

Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := JNI_ANDROID
LOCAL_SRC_FILES =: appinfo.cpp
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

Application.mk

APP_MODULES := JNI_ANDROID
APP_ABI := all

android studio下External Tools的高级配置NDK一键javah,ndk生成so

eclipse开发ndk的时候你可能就配置过javah,所以android studio也可以配置,是不是很兴奋:Settings--->Tools---->External Tools就可以配置我们的终端命令了,别急一个一个来:

  • javah -jni 命令的配置(一键生成h文件)

我们先来看参数的配置:

1.Program:$JDKPath$\bin\javah.exe 这里配置的是javah.exe的路径(基本一致)
2.Parametes: -classpath . -jni -d $ModuleFileDir$/src/main/jni $FileClass$这里指的是定位在Module的jni文件你指定的文件执行jni指令
3.Working:$ModuleFileDir$\src\main\java * ndk-build(一键生成so库)


我们同样来看参数的配置:

1.Program:E:\Android\sdk\android-ndk-r11b-windows-x86_64\android-ndk-r11b\ndk-build.cmd 这里配置的是ndk下的ndk-build.cmd的路径(自己去找下)
2.Working:$ModuleFileDir$\src\main\ * javap-s(此命令用于c掉java方法时方法的签名)


我们同样来看参数的配置:

1.Program:$JDKPath$\bin\javap.exe 这里配置的是javap.exe的路径(基本一致)
2.Parametes: -classpath $ModuleFileDir$/build/intermediates/classes/debug -s $FileClass$ 这里指的是定位到build的debug目录下执行 javap -s class文件
3.Working:$ModuleFileDir$

这里介绍最常用的3个命令,对你的帮助应该还是很大的来看一下怎么使用:

  • javah -jni的使用:选中native文件--->右键--->External Tools--->javah -jni效果如下:


是不是自动生成了包名.类名的.h文件。

  • ndk-build的使用:选中jni文件--->右键--->External Tools--->ndk-build效果如下:


是不是一键生成了7种so库,你还想去debug目录下面去找吗

  • javap-s的使用:选中native文件--->右键--->External Tools--->javap-s效果如下:



    看见了每个方法下的descriptor属性的值就是你所要的方法签名。

3种一键生成的命令讲完了,以后你用到了什么命令都可以这样设置,是不是很给力。

新实验版Gradle插件与AS下NDK开发

近期的 AS 与 Gradle 版本的快速更新对 NDK 开发又有了更加牛叉的体验,因为它完全支持使用 GDB 和 LLDB (不清楚这两是啥的请自行脑部Unix编程基础)来 GUI 化 debug 我们得 native 代码了(以前真的好蛋疼,命令行巴拉巴拉的,泪奔啊!)。
总之现在的 AS 和 Gradle 已经趋于实验完善 NDK 开发了,主要表现在如下方面:

  • AS 完全支持 GUI 模式的 GDB/LLDB 调试 native 代码(LLDB调试引擎需要gradle-experimental plugin的支持)。
  • AS 可以很好的直接编写 native 代码。
  • Java 层代码声明好以后 AS 可以自动帮我们生成 JNI 接口规范代码。
    *推出了几乎针对 NDK 的实验版 Gradle 插件。可以看见,现在 NDK 开发已经渐渐的变得越来越方便了,牛叉的一逼!
    因为是实验版本,所以我就试了下,不作为今后开发的主要方向,但是还是需要了解下。
    区别如下:
    1.情况1
//Project的build.gradle文件
buildscript { 
     repositories { 
               jcenter() 
     }  
   dependencies {
 classpath 'com.android.tools.build:gradle-experimental:0.7.0-alpha1' 
   }}
  allprojects { 
     repositories { jcenter() }
}

2.情况2

//Module的build.gradle文件
apply plugin: 'com.android.model.application'
      model { 
          android {
          compileSdkVersion = 23 
          buildToolsVersion = "23.0.2"
         defaultConfig.with { 
         applicationId = "com.losileeya.getapkinfo"  
          minSdkVersion.apiLevel = 8   
         targetSdkVersion.apiLevel = 23 
        }
    } 

/* * native build settings */
 android.ndk { 
   moduleName = "JNI_ANDROID" 
 } 
android.productFlavors { 
 // for detailed abiFilter descriptions, refer to "Supported ABIs" @  // https://developer.android.com/ndk/guides/abis.html#sa create("arm") { ndk.abiFilters.add("armeabi") } 
create("arm7") { ndk.abiFilters.add("armeabi-v7a") } 
create("arm8") { ndk.abiFilters.add("arm64-v8a") } 
create("x86") { ndk.abiFilters.add("x86") }
 create("x86-64") { ndk.abiFilters.add("x86_64") } 
create("mips") { ndk.abiFilters.add("mips") } 
create("mips-64") { ndk.abiFilters.add("mips64") }  
// To include all cpu architectures, leaves abiFilters empty create("all") 
}

可以明显感觉到 Project 和 Module 的 build.gradle 文件编写闭包都有了变化。入门就讲完了,你也可以删掉jni目录,把so库放入jniLibs下,效果还是一模一样的,很晚了,睡觉。

总结

初步使用ndk的技巧已经说完了,后续还会介绍jni中c调用java以及java调用c和相关一系列ndk开发中所要注意的。
注意事项

1.jni调用前记得申明,比如:#include stdio.h,#include jni.h,#include stdlib.h,方法被调用者写前面或者头文件里面>
2.c中env调方法时(*env)->但是cpp中就得这样env->,原因是cpp中是一级指针,所以指针特别注意

demo 传送门:GetApkInfo.rar
我的个人站点:https://zilianliuxue.github.io/

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