Android开发日常：使用JNI执行任何二进制文件

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发布于 2022-08-05 19:54:32

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发布于 2022-08-05 19:54:32

Android开发日常：使用JNI执行任何二进制文件

什么是 JNI ？

JNI是 Java Native Interface 的缩写，通过使用 Java本地接口书写程序，可以确保代码在不同的平台上方便移植。从 Java1.1 开始，JNI标准成为java平台的一部分，它允许 Java 代码和其他语言写的代码进行交互。JNI 一开始是为了本地已编译语言，尤其是 C 和 C++ 而设计的，但是它并不妨碍你使用其他编程语言，只要调用约定受支持就可以了。使用java与本地已编译的代码交互，通常会丧失平台可移植性。但是，有些情况下这样做是可以接受的，甚至是必须的。例如，使用一些旧的库，与硬件、操作系统进行交互，或者为了提高程序的性能。JNI 标准至少要保证本地代码能工作在任何 Java 虚拟机环境。

在哪里见过？

native 关键字

一个native方法就是一个Java调用非Java代码的接口。一个native方法是指该方法的实现由非Java语言实现，比如用C或C++实现。
在定义一个native方法时，并不提供实现体（比较像定义一个Java Interface），因为其实现体是由非Java语言在外面实现的。
主要是因为JAVA无法对操作系统底层进行操作，但是可以通过jni(java native interface)调用其他语言来实现底层的访问。

public static native test() {}

提出问题

很多时候使用 Kotlin 或 Java 开发 Android 时都离不开访问 /data/data/com.xxx.xxx/ 下的文件，受 Linux 不可控因素影响，在高版本 Android 系统中 Runtime.exec("su") 已经失效。那么该如何使用 root 权限去执行应用包下的二进制文件呢？

一些前提条件

使用 native 是少不了 NDK 包的，通过 Preferences(Settings) > Appearence & Behavior > System Settings > Android SDK 中的 SDK Tools 下载 NDK 与 CMake，具体如下图：

解决方案

架构

在创建项目时使用 native c++ 模板进行创建；
在 /src/main/ 包下会出现 cpp 与 java 两种语言的核心包；
进入 /src/main/cpp/native-lib.cpp 中，可以看到系统已自动生成了一个 cpp 函数；

System Fork

现在使用我们二年级学过的 C++ 知识来写一个 Linux 操作让 system() 函数去执行：

#include <jni.h>
#include <string>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>

void* Shell()
{
    char shell[64];
    sprintf(shell,"sh /data/data/com.example.jni/start.sh");
    system(shell);
    return nullptr;
}

这样我们就创建了一个 Shell() 方法。

JNI调用

假设我们希望这个方法的名字叫做 execShell 并且提供给我们定义好的工具类 shellUtil 使用

将 Shell() 方法挂载到 JNI 实例中：

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_jni_utils_shellUtil_execShell(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    Shell();
}

回到需要调用的工具类（utils.shellUtil）中，写入调用：

static {
    System.loadLibrary("native_lib");
}
private static native void shell(); //使用native关键字调取

这里的 System.loadLibrary("native_lib") 的意思为：调用你 build 之后生成的 libnative_lib.so SO库。

so库在哪里

编写完 C++ native lib 之后进行 build 操作可以在文件目录 /build/intermediates/merged_native_libs/debug/out/lib 下找到对应不同操作系统的 so 库文件。将他们复制到你的 libs（与 src 同级目录） 下后再 run 你的项目即可完成调用。

多线程

至此，已经完成了 native 库的编写与运行，你应该对 JNI 也有了一定的了解。但很多情况下我们不希望 被运行的二进制文件 阻碍 安卓主线程 这时候，需要使用到多线程对二进制文件的运行进行处理。我们可以在 native-lib.cpp 中这样处理：

#include <jni.h>
#include <string>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void* Shell()
{
    char shell[64];
    //fork拷贝
    sprintf(shell,"sh /data/data/com.example.jni/start.sh");
    system(shell);
    return nullptr;
}

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_jni_utils_shellUtil_execShell(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    //创建线程id
    pthread_t tid;
    //启动线程
    pthread_create(
        &tid,
        nullptr,
        reinterpret_cast<void *(*)(void *)>(Shell),
        nullptr
    );
}

通过 pthread 函数库进行线程处理，这样就保障了安卓应用主线程的线程安全，与并行的效率。