안드로이드 JNI 프로그램 시작하기

JNI 프로그램 작성을 위한 개발 환경 셋팅

• JNI를 사용하기 위해서는 윈도우즈와 리눅스에서 개발환경을 셋팅할 수 있다.
• 리눅스와 윈도우즈 둘의 차이점은 cygwin 설치 밖에 없음.
• Android SDK, Android NDK, Cygwin 프로그램이 시스템에 설치되었고 ADT가 Eclipse에 설치되었다면 Android 프로젝트에서 JNI(Java Native Interface)를 이용하여 C, C++언어에서 작성된 공유 라이브러리(*.so)를 로드하고 포함된 함수를 호출할 수 있는 프로그램을 작성할 수 있다.

리눅스에서의 개발환경 셋팅

• Linux용 이클립스 다운로드
• JDK 설치 http://www.java.com 에서 jdk 다운로드
  • .bin 파일 실행권한 주기 chmod 555 ~.bin
  • 설치하기 ./~.bin
  • 환경설정 /etc/profile 수정 >> export JAVA_HOME=/usr/java/jre1.6.0/bin
  • 적용하기 source /etc/profile
• 이클립스 실행하기 - ./eclipse -vm /usr/java/jre1.6.0.21/bin/java
• Eclipse Android SDK install
  • SDK 다운로드
  • Install the ADT Plugin for Eclipse >> https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/
• Android NDK
• 이클립스에 NDK 빌드 연동하기

윈도우즈에서의 개발환경 셋팅

Cygwin 설치

• Cygwin 이란 ? 윈도우 시스템에서 Linux와 비슷한 환경을 만들어주는 프로그램
  • Cygwin 홈페이지 : http://www.cygwin.com/
  • Cygwin Dowload setup.exe 파일을 다운받아 실행

• Cygwin 설치방법
  1. setup.exe 파일 실행 - install from internet 선택
  2. Root 경로 지정 & install For All Users
  3. Download 받을 패키지가 저장될 경로 지정(Select Local package Directory)
  4. Internet 연결 - Direct connection 선택
  5. Download Site 선택 - ftp://ftp.kaist.ac.kr
  6. Progress - 패키지 목록을 가져옴 --> 처음 설치할 경우 설치할 패키지를 선택할 수 있다는 알림창 뜸
  7. 설치할 수 있는 패키지 목록이 대화창에 출력됨, 필요한 것 선택 Devel/gcc-g++, Devel/gcc-core, Devel/make, Editor/vim
     • 나중에 다시 필요한 패키지 설치할 수 있음. 선택한 패키지의 크기에 따라 시간이 좀 걸린다.
     • 설치화면
     • 
  8. 시작메뉴에 Cygwin Bash Shell 메뉴 생성된 것 확인 . 설치 완료
     • Cygwin Bash Shell 화면
     • 
     • 더 설치하고 싶은 패키지가 있으면 다시 setup.exe 파일을 실행시켜 동일한 방법으로 다운받으면 된다.

Android NDK 설치

• NDK Download 받기
  • URL : http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html
  • Android developers 사이트에 가면 SDK 페이지 좌측에 메뉴에 Native Development Tools 메뉴에서 NDK 선택
  • Download the Android NDK 에서 자신의 개발환경에 맞는 OS 선택 - 이 페이지의 설명은 Windows 기반임.
  • Download the Android NDK Webpage
  • 

• NDK 설치하기
  • 다운받은 android-ndk-r4.zip 파일을 Cygwin이 설치된 폴더 안의 Home에 복사
  • copy path - C:/cgywin/home/계정명/ 밑에 복사해줌
  • Android NDK Path 설정
  • 

• 다운로드 받아서 Path만 지정해주면 NDK를 사용하기 위한 절차는 끝

Hello JNI Example

• NDK 설치가 끝나면 테스트해보기 위한 Sample Code가 있다. Sample Code 중 HelloJni를 구동하는 절차를 설명한다.
• 윈도우즈 환경 셋팅에서 설치한 cgywin을 사용하여 NDK 빌드를 할 수 있다.

NDK 빌드

• Cygwin Bash Shell 을 실행해서 android-ndk-r4 폴더로 이동
  • 빌드할 프로젝트 폴더인 samples로 이동 >> android-ndk-r4/samples/hello-jni
  • ndk-build 를 실행하여 빌드 시작 >> /home/Ryoung/android-nkd-r4/ndk-build -B
  • 

• .so 파일 생성
  • /android_ndk/samples/hello-jni/libs/armeabi 경로에 가면 libhello-jni.so 파일 생성된 것 확인할 수 있다.
  • 

Hello Jni 실행

• 예제 파일이였던 Hello Jni가 들어있는 Sample 파일 가져와서 프로젝트 생성
  • 경로 : android-ndk/samples/hello-jni
  • 

• Android 에뮬레이터 부팅이 ㅣ끝나면 HelloJni 구동화면 볼 수 있음
• 

• Android NDK에서 제공하는 Sample code는 원시코드의 헤더파일이 이미 만들어져있기 때문 NDK 빌드만 하면 에뮬레이터로 결과를 확인할 수 있다.

HelloJni Sample Code

• NDK에 포함되어 있는 샘플 코드는 원시코드의 헤더파일이 이미 만들어져있으나, 샘플코드를 기반으로 헤더파일을 만들고 JNI 프로그램을 작성하는 절차를 설명하도록 한다.

안드로이드 프로젝트 생성

• 제일 먼저 이클립스에서 일반적인 안드로이드 프로젝트를 생성한다.
  • 

자바 클래스 작성

• JNI 규칙에 따라서 공유라이브러리를 로드하고 라이브러리에 포함된 함수를 호출하는 native 메소드를 선언한다.
• HelloJni.java

package com.example.hellojni;
import android.app.Activity;
import android.widget.TextView;
import android.os.Bundle;
 
public class HelloJni extends Activity {
        /**Called when the activity is first created.*/
        @Override
        public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
                super.onCreate(savedInstanceState);
                TextView tv= new TextView(this);
                tv.setText(stringFromJNI()); // A native 함수호출
                   setContentView(tv);
        }           
 
        // A native function
        public native String stringFromJNI();
 
        // 정의하지 않은 함수 호출시 java.lang.UnsatisfiedLink Errorexception 발생!
        public native String unimplementedStringFromJNI();
 
        // com.example.HelloJni/lib/libhello-jni.so
        static {
                System.loadLibrary("hello-jni");
        }
}

• Native Method Declaration : public native String stringFromJNI();
  • Native 선언은 자바 가상 머신 내에서 원시 함수를 호출할 수 있는 브릿지를 제공해 준다.
• 라이브러리 적재 : System.loadLibrary()
  • 원시 코드 구현을 포함하고 있는 라이브러리는 System.loadLibrary()를 호출함으로써 적재된다. 정적 초기화 구문(static initializer ensures) 내에서 이 호출을 함으로써, 클래스당 단 한번만 적재되도록 한다. 클래스에 대해 공유되는 멤버들은 static을 이용하여 선언한다. 클래스 멤버를 선언하는 위치에 static{....} 과 같이 초기화 블럭을 정의하여 사용할 수 있다.

• main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:orientation="vertical"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    >
<TextView
	android:id="@+id/textView"  
    android:layout_width="fill_parent" 
    android:layout_height="wrap_content" 
    android:text="@string/hello"
    />
</LinearLayout>

헤더파일 작성과 프로그램 컴파일

• 프로그램 컴파일은 command line을 이용하므로 앞에서 설치한 cgywin을 사용한다.
  • 프로젝트가 컴파일 된 bin 디렉토리로 이동한 뒤 javah packagename.classname 를 수행하면 아래 그림과 같이 헤더파일이 생성된다.
  • 
  • 패키지명이 포함되어 헤더파일이름이 생성되므로 너무 길면 줄여서 사용해도 무방하다.
    • hufs.dislab.hellojni.HelloJni.h --> HelloJni.h

• 생성된 HelloJni.h

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class hufs_dislab_hellojni_HelloJni */
 
#ifndef _Included_hufs_dislab_hellojni_HelloJni
#define _Included_hufs_dislab_hellojni_HelloJni
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     hufs_dislab_hellojni_HelloJni
 * Method:    stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_hufs_dislab_hellojni_HelloJni_stringFromJNI
  (JNIEnv *, jobject);
 
/*
 * Class:     hufs_dislab_hellojni_HelloJni
 * Method:    unimplementedStringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_hufs_dislab_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI
  (JNIEnv *, jobject);
 
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

라이브러리 생성을 위한 jni 디렉토리 생성

• 만들어진 헤더파일(HelloJni.h)을 jni 디렉토리로 이동시킨다.
• jni 디렉토리는 프로젝트 내에 생성하고 이 디렉토리는 위에서 생성한 헤더파일, C파일, Android.mk 파일을 저장한다.
• 

Android.mk 파일 생성

• LOCAL_MODULE 에 설정한 값으로 나중에 생성될 공유 라이브러리 이름이 된다. HelloJniTest --> libHelloJniTest.so (일반적으로 라이브러리 이름은 소문자로 해야함...;; )
• 컴파일할 소스파일이 여러 개일 경우에는 LOCAL_SRC_FILES에 나열해 준다.
• Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
 
include $(CLEAR_VARS)
 
LOCAL_MODULE    := HelloJniTest
LOCAL_SRC_FILES := HelloJni.c
 
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

Native code 작성(C파일 생성)

• 생성한 헤더파일에 선언된 C 함수를 구현한다.선언된 C함수를 모두 구현하지 않아도 무방하다.
• Hello-Jni.c

#include <string.h>
#include <jni.h>
 
jstring Java_hufs_dislab_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz )
{
        return (*env) -> NewStringUTF(env, "Hello From JNI !");
}

C소스 컴파일 / 공유라이브러리 생성

• 앞에서 구현한 C 코드를 컴파일하여 라이브러리를 생성한다.
• 
• 위의 그림과 같이 Cygwin을 실행하고 해달 프로젝트로 이동한다. 그리고 ndk-build 명령을 이용하여 컴파일을 한다.
• 컴파일이 끝나면 프로젝트 안에 libs/armeabi 디렉토리가 생성되고 HelloJniTest.so 가 생긴 것을 확인할 수 있다.
• 

• 라이브러리 생성 과정까지 마치고 에뮬레이터를 돌려 결과를 확인한다. JNI 프로그램 작성 끝!

참고

Android NDK

• NAtive code를 안드로이드 애플리케이션에 적용할 수 있게 함
• NDK는 다음을 제공
  • C와 C++로 라이브러리 작성하는 툴
  • 라이브러리를 Android에 적재할 수 있는 .apsk로 변환하는 방법 제공
  • Native System headers & libraries
  • Documentation, samples & tutorials

• NDK 활용의 예 : 신호처리, 물리 시뮬레이션, 커스텀 바이트코드/ 명령어 인터프리터 등과 같이 메모리를 너무 많이 할당하지 않으면서도 CPU를 많이 사용하는 작업에 적함
  • 장점 : 빠른실행
  • 단점 : 이식성 없음, JNI 오버헤드 수반, 시스템 라이브러리에 접근불가, 디버깅 어려움
  • 한계
  1. C에서 실행되는 메소드를 단순히 재코딩 하는것 으로는 성능향상에 큰 도움이 되지 않는다.
  2. NDK가 native-only 어플리케이션 개발은 힘들다.(Please note that the NDK does not enable you to develop native-only application)
  3. 안드로이드의 첫 번째 런타임은 Dalvik 가상머신에 있다.

• 포함 되어 있는 C 헤더들
  • libc ( C 라이브러리 ) 헤더
  • libm ( math 라이브러리 ) 헤더
  • Jni Interface 헤더

• 호환성을 보장하는 방법( application using a native library produced with the NDK)
• 해당 매니페스트 파일에 android:minSdkVersion="3" 속성과 함께 <users-library> 엘리먼트를 반드시 선언한다.

출처 : http://dislab.hufs.ac.kr/lab/Android/JNI_%ED%94%84%EB%A1%9C%EA%B7%B8%EB%9E%A8_%EC%9E%91%EC%84%B1