Introducción Android NDK

Introducción Android NDK
Barcelona GTUG
Marzo 2011

fernando@ideaknow.com
@fegabe

GTUG, Habemus Logo!

designed by Maria Orús Valls
maria.orus@gmail.com

Introducción

 ¿Qué es?
 ¿Qué permite?
 Librerías incluidas
 ¿Cuándo usarlo?

¿Qué es?

Conjunto de herramientas para compilar
componentes nativos y poder utilizarlos
en aplicaciones Android.

¿Qué es?

¡¡¿¿What??!!

¿Qué permite?

 Entre otras cosas permite
 Utilizar librerías C/C++
 Invocar código C/C++ desde Java (y al revés)

 OpenGL ES 1.0 y 2.0

 Desde NDKr5 (Gingerbread)
 Aplicación android escrita completamente en C/C++
(activities nativas)
 Acceder input (teclado, touch screen)
 Acceder sensores (acelerómetro, brújula...)
 Reproducir audio
 Recuperar recursos incluidos en el APK (R.*)

Librerías incluidas

 JNI interface headers  libjnigraphics (Pixel buffer
access) header (for
 libc (C library) headers
Android 2.2 and above).
 libm (math library)  A Minimal set of headers
headers
for C++ support
 libz (Zlib compression)  OpenSL ES native audio
headers
libraries
 liblog (Android logging)  Android native application
header
APIS
 OpenGL ES 1.1 and
OpenGL ES 2.0 (3D
graphics libraries)
headers

¿Cuándo usarlo?

 No recomendado para la mayoría de las aplicaciones

No siempre aumenta el rendimiento pero siempe
incrementa la complejidad

 Sospechosos habituales

Operaciones de CPU intensivas, que no reserven mucha
memoria: procesamiento de señales, simulaciones
físicas, juegos...

Primeros Pasos

 Requisitos
 Instalación
 Ejemplos

Requisitos

 Android SDK
 Android 1.5 SDK o superior
 Sistemas operativos soportados
 Windows XP (32-bit) o Vista (32- or 64-bit).
 Mac OS X 10.4.8 o superior (x86 only).

 Linux (32 o 64-bit).

 Herramienta de desarrollo requeridas
 GNU Make 3.81 o superior.
 Versión reciente de awk.
 Para Windows, Cygwin 1.7 o superior.

Instalación

 Descargar e instalar Android SDK
http://developer.android.com/sdk/index.html

 Descargar y descomprimir Android NDK
http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html

 Incluir directorio NDK en el PATH
export NDK_ROOT=/home/fegabe/android-ndk-r5
export PATH=$PATH:$NDK_ROOT

Ejemplos incluidos con NDK

 La mejor manera de aprender NDK y saber qué
se puede hacer

 hello-jni  hello-neon
 two-libs  bitmap-plasma
 san-angeles  native-activity
 hello-gl2  native-plasma

Calculadora NDK

 Código Java
 Código C
 Android.mk
 Compilar y ejecutar

Código Java. Calculator.java
Calculadora NDK

package org.gtug.bcn.fegabe.ndk.calculator;

// Cargamos la librería 'sample-calculator' durante
// el arranque de la aplicación.
static {
System.loadLibrary("sample-calculator");
}

// Método nativo que se implementa en la librería
// nativa 'sample-calculator', se empaqueta junto a esta
// aplicación.
Private static native int operate(int value1, int value2,
String operation);

public static int performOperation(int value1, int value2,
String operation) {
// Se invoca el método nativo como si fuera un método
// normal
return operate(value1, value2, operation);
}

Código C. calculator.c
Calculadora NDK

// El nombre del método en el código nativo se
// forma concatenando el package donde está definido
// (org.gtug.bcn.fegabe.ndk.calculator), el nombre de la
// clase (Calculator) y el nombre del método (operate)
jint Java_org_gtug_bcn_fegabe_ndk_calculator_Calculator_operate
(JNIEnv *env,jclass clazz, jint value1, jint value2, jstring
operation) {

int result = 0;
const char* strOperation;
strOperation = (*env)->GetStringUTFChars(env, operation, 0);

if (strcmp(strOperation, "+") == 0)
result = value1 + value2;

LOGI("Calculator_operate: %d %s %d = %d", value1,
strOperation, value2, result);
return result;
}

Android.mk 1/2
Calculadora NDK

 Se trata de un Makefile que describe
al compilador de NDK los ficheros
C/C++.
 Crear estos makefiles es una de las
partes más complicadas de NDK, por
ello conviene echar una vistazo a los
ejemplos que vienen para ver otros
Android.mk que incluyen comentarios.

Android.mk 2/2
Calculadora NDK

# Android.mk debe comenzar con la variable LOCAL_PATH que localiza los
fuentes en el árbol de directorios. En este caso, la macro 'my-dir'
devuelve el path del directorio actual.
LOCAL_PATH := $(call my-dir)

# CLEAR_VARS limpia las variables LOCAL_XXX (LOCAL_MODULE,
LOCAL_SRC_FILES...) excepto LOCAL_PATH.
include $(CLEAR_VARS)

# LOCAL_MODULE debe ser definida para identificar cada módulo descrito en
el Android.mk. El nombre debe ser único y no contener espacios. La librería
dinámica recibirá el nombre del módulo, en este caso se generará el fichero
'libsample-calculator.so'.
LOCAL_MODULE := sample-calculator

# LOCAL_SRC_FILES contiene la lista de ficheros C y/o C++.
LOCAL_SRC_FILES := calculator.c

# Lista de flags de linkado usados durante la compilación.
LOCAL_LDLIBS := -llog

# BUILD_SHARED_LIBRARY indica que el módulo ha acabado indicando qué
compilar. Existe también la variable BUILD_STATIC_LIBRARY para generar una
librería estática.
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

Compilar y ejecutar
Calculadora NDK

$ <directorio-proyecto-ndk>/ndk-build

 Se genera la librería 'libsample-calculator.so'
en la carpeta 'libs'
 Finalmente compilamos el proyecto en Eclipse
para generar el .APK y ya podemos ejecutarlo
en el emulador o dispositivo.

What else?

 JNI Types
 Recibir/enviar Strings

 Cómo generar headers
 Invocar Java desde nativo
 Proyectos NDK
 Crystax, librerías comunes C/C++

JNI Types
What else?

 Primitive Types  Reference Types

 Ejemplo
jint Java_org_gtug_bcn_fegabe_ndk_calculator_Calculator_operate
(JNIEnv *env,jclass clazz, jint value1, jint value2, jstring
operation)

Recibir/enviar Strings
What else?

 jstring to C/C++ strings  construct new String
GetStringUTFChars NewStringUTF
ReleaseStringUTFChars

Demo Whatelse

 Con otras referencias como Arrays sucede similar

Generar Headers
What else?

 Utilizando javah podemos generar
automáticamente los headers en código C

/bin$ javah -jni
org.gtug.bcn.fegabe.ndk.calculator
.WhatelseActivity

Invocar Java desde nativo
What else?

 Función nativa que invoca método Java
JNIEXPORT void JNICALL
Java_Callbacks_nativeMethod(JNIEnv *env, jobject obj, jint depth) {

jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, obj);
jmethodID method =(*env)->GetMethodID(env, cls, "callback", "(I)V");
if (method == 0)
return;

(*env)->CallVoidMethod(env, obj, method, depth);
}

 Método Java
private void callback(int depth) { … }

Proyectos que usan NDK
What else?

 Quake
code.google.com/p/glesquake

 Quake 2
code.google.com/p/quake2android

 Quake 3
code.google.com/p/kwaak3

 Doom
code.google.com/p/doom-for-android

 Box2D, librería físicas 2D
code.google.com/p/akjava-android-project

 ARToolkit, librería realidad aumentada
code.google.com/p/andar

CrystaX NDK
What else?

 Android NDK personalizado con soporte para
excepciones C++, RTTI y STL
 Muy útil para compilar librerías ya existentes
con NDK

http://www.crystax.net/android/ndk.php

Parsec. Ejemplo real NDK

 Shoot'em old-school hecho por IdeaKnow para
iPhone y Android gracias a NDK
 Addictive gameplay
 Cool vector graphics
 20 amazing levels
 GAME CENTER / Openfeint
Online achievements & hiscores
 Weapon upgrades
 Bosses
 Items
 Allows to play your own
music while in-game

parsec.ideaknow.com

Parsec. Experiencia

 90 % código C común
 Cada plataforma implementa:
 ciclo de vida,
 inicialización vista OpenGL,

 gamecenter/openfeint,

 gestión inputs,

 gestión audio

 Lo más complicado: conseguir crear un
Android.mk para compilarlo (un par de días)

The End

¡Gracias!

fernando@ideaknow.com
@fegabe

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