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Android开发日常:使用JNI执行任何二进制文件

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2022-05-06 / 0 评论 / 4 点赞 / 29 阅读 / 2,671 字
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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:
image-1651832328162

解决方案

架构

  1. 在创建项目时使用 native c++ 模板进行创建;
  2. /src/main/ 包下会出现 cppjava 两种语言的核心包;
  3. 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。

build libs
image-1651833824569 image-1651833885076

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。

如何停止线程?

二进制文件是你写的,你问我怎么停止这个线程?

管道通信

我们在小学三年级的 Linux操作系统 课程中已经知道了 system() 命令的执行过程是 fork子进程 执行二进制,这样就带来一个问题:
我的二进制文件需要指定一个配置来启动的话就读取不到被设定为 read only 的文件夹内的资源。

如何解决?

我也不会,希望有大佬能指点江山。

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