什么是NDK?
NDK = Native Development Kit(原生开发工具包)
一句话解释
NDK 是 Android 提供的工具集,让你能用 C/C++/Rust 等原生语言开发 Android 应用的一部分
Android应用的两种开发方式
┌─────────────────────────────────────────┐
│ Android 应用 │
├─────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 方式 1: Java/Kotlin (Android SDK) │
│ ┌──────────────────────────────────┐ │
│ │ Kotlin/Java 代码 │ │
│ │ ↓ │ │
│ │ 编译为 DEX 字节码 │ │
│ │ ↓ │ │
│ │ 在 Dalvik/ART 虚拟机运行 │ │
│ └──────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 方式 2: C/C++/Rust (Android NDK) │
│ ┌──────────────────────────────────┐ │
│ │ C/C++/Rust 代码 │ │
│ │ ↓ │ │
│ │ 编译为 .so 文件 (机器码) │ │
│ │ ↓ │ │
│ │ 直接在 CPU 上运行 (无虚拟机) │ │
│ └──────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 两者通过 JNI 桥接 │
└─────────────────────────────────────────┘
为什么需要NDK？
对比理解
纯 Java/Kotlin(SDK):
优点:
✅ 开发简单
✅ 跨设备兼容好
✅ 调试方便
缺点:
❌ 性能有限 (虚拟机开销)
❌ 某些功能无法实现
❌ 无法复用 C/C++ 库
NDK(C/C++/Rust)
优点:
✅ 性能极高 (接近机器码)
✅ 可以复用现有 C/C++ 库
✅ 直接访问硬件
✅ 跨平台代码复用
缺点:
❌ 开发复杂
❌ 调试困难
❌ 需要为不同 CPU 编译
NDK工作原理
完整流程
第 1 步: 写 Rust 代码
┌────────────────────────┐
│ // Rust 代码 │
│ pub fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
│ a + b │
│ } │
└────────────────────────┘
↓
第 2 步: NDK 编译
┌────────────────────────┐
│ NDK 工具链编译 │
│ - 交叉编译 │
│ - 针对 ARM/x86 CPU │
└────────────────────────┘
↓
第 3 步: 生成 .so 文件
┌────────────────────────┐
│ librust_lib.so │
│ (机器码,可直接运行) │
└────────────────────────┘
↓
第 4 步: Android 加载
┌────────────────────────┐
│ System.loadLibrary("rust_lib")
│ │
│ external fun add(a: Int, b: Int): Int
└────────────────────────┘
↓
第 5 步: JNI 调用
┌────────────────────────┐
│ Kotlin → JNI → Rust │
│ val result = add(5, 3) │
│ // result = 8 │
└────────────────────────┘
NDK包含什么？
NDK工具集
$ANDROID_NDK_HOME/
├── build/ # 构建脚本
├── toolchains/ # 编译器工具链
│ ├── aarch64-linux-android/ # ARM64 编译器
│ ├── arm-linux-androideabi/ # ARM32 编译器
│ ├── x86/ # x86 编译器
│ └── x86_64/ # x86_64 编译器
├── platforms/ # Android API 级别的头文件
├── sources/ # 示例代码
└── sysroot/ # 系统库
编译器
NDK 提供了针对不同 CPU 架构的编译器:
ARM64 (arm64-v8a): 现代手机 (主流)
ARM32 (armeabi-v7a): 老手机
x86: 模拟器
x86_64: 模拟器
.so文件是什么？
理解.so文件
.so = Shared Object (共享对象)
类似于:
- Windows 的 .dll 文件
- macOS 的 .dylib 文件
作用:
- 包含编译后的机器码
- 可以被多个程序共享使用
.so文件示例
# 查看 .so 文件
ls android/app/src/main/jniLibs/arm64-v8a/
# librust_lib.so ← 这就是编译后的 Rust 代码
# 查看文件信息
file librust_lib.so
# librust_lib.so: ELF 64-bit LSB shared object, ARM aarch64, ...
# 查看导出的函数
nm -D librust_lib.so | grep Java
# Java_com_example_rustdemo_RustBridge_add
# Java_com_example_rustdemo_RustBridge_reverseString
NDK开发流程
完整开发流程
1. 安装 NDK
↓
Android Studio → SDK Manager → SDK Tools → NDK
2. 配置环境
↓
export ANDROID_NDK_HOME=/path/to/ndk
3. 编写原生代码 (C/C++/Rust)
↓
例如: add.c, image.cpp, search.rs
4. 使用 NDK 编译
↓
ndk-build (C/C++)
cargo-ndk (Rust)
5. 生成 .so 文件
↓
libmylib.so
6. 放入 jniLibs 目录
↓
app/src/main/jniLibs/arm64-v8a/libmylib.so
7. Kotlin 加载和调用
↓
System.loadLibrary("mylib")
external fun add(a: Int, b: Int): Int
NDK核心概念
JNI(Java Native Interface)
JNI是桥梁:
┌──────────────┐ ┌──────────────┐
│ Kotlin │ JNI │ Rust │
│ (虚拟机) │ ◄─────► │ (原生码) │
└──────────────┘ └──────────────┘
数据传递:
Kotlin Int ↔ Rust i32
Kotlin String ↔ Rust String
Kotlin IntArray ↔ Rust &[i32]
交叉编译
什么是交叉编译?
你在 x86_64 电脑上开发
↓
但手机是 ARM64 架构
↓
需要"交叉编译": 在 x86_64 上编译出 ARM64 代码
↓
NDK 提供了交叉编译工具链
ABI(Application Binary Interface)
不同CPU需要不同的**.so**文件:
arm64-v8a/libmylib.so → ARM64 手机
armeabi-v7a/libmylib.so → ARM32 手机
x86/libmylib.so → x86 模拟器
x86_64/libmylib.so → x86_64 模拟器
什么时候用NDK?
应该用NDK的场景
1. 性能关键代码
- 图像/视频处理
- 音频处理
- 大量数学计算
- 加密/解密
2. 复用现有代码
- 已有 C/C++ 库
- 跨平台代码 (iOS/Android 共享)
3. 保护核心算法
- 防止反编译
- 商业逻辑保护
4. 访问底层功能
- 硬件控制
- 系统调用
不应该用NDK的场景
1. 简单业务逻辑
- 按钮点击
- 数据展示
- 网络请求
2. 快速开发
- 原型验证
- MVP 阶段
3. 团队不熟悉 C/C++/Rust
- 维护成本高
- Bug 难以调试
NDK开发工具
必备工具
1. Android NDK
- 下载: Android Studio SDK Manager
2. CMake (C/C++) 或 cargo-ndk (Rust)
- cargo install cargo-ndk
3. LLDB (调试器)
- Android Studio 内置
辅助工具
# 查看 .so 文件信息
readelf -h libmylib.so
# 查看导出的函数
nm -D libmylib.so
# 反汇编 (调试用)
objdump -d libmylib.so
总结
NDK是什么？
NDK = 让你用 C/C++/Rust 开发 Android 的工具包
作用:
1. 提供交叉编译工具链
2. 编译出 .so 机器码文件
3. 通过 JNI 与 Kotlin 交互
4. 获得原生性能
适用场景:
- 高性能计算
- 复用 C/C++ 库
- 跨平台开发
关键概念
NDK: 工具包
JNI: 桥梁 (Kotlin ↔ 原生代码)
.so: 编译后的机器码
ABI: 不同 CPU 架构
流程:
Rust 代码 → NDK 编译 → .so 文件 → JNI 调用 → Kotlin 使用