Android NDK是什么,？

Android NDK 是在SDK前面又加上了“原生”二字，即Native Development Kit,，因此又被Google稱為“NDK”,。眾所周知，Android程序運(yùn)行在Dalvik虛擬機(jī)中,，NDK允許用戶使用類似C / C++之類的原生代碼語(yǔ)言執(zhí)行部分程序,。NDK包括：

• 從C / C++生成原生代碼庫(kù)所需要的工具和build files；

• 將一致的原生庫(kù)嵌入可以在Android設(shè)備上部署的應(yīng)用程序包文件（application packages files ,，即.apk文件）中,；

• 支持所有未來(lái)Android平臺(tái)的一系列原生系統(tǒng)頭文件和庫(kù)。

為何要用到NDK,？概括來(lái)說(shuō)主要分為以下幾種情況：

• 代碼保護(hù),，由于APK的Java層代碼很容易被反編譯，而C/C++庫(kù)反匯難度較大,；

• 在NDK中調(diào)用第三方C/C++庫(kù),，因?yàn)榇蟛糠值拈_(kāi)源庫(kù)都是用C/C++代碼編寫(xiě)的；

• 便于移植,，用C/C++寫(xiě)的庫(kù)可以方便地在其他的嵌入式平臺(tái)上再次使用,。

Android JNI與NDK的關(guān)系

Java Native Interface（JNI）標(biāo)準(zhǔn)是Java平臺(tái)的一部分，它允許Java代碼和其他語(yǔ)言寫(xiě)的代碼進(jìn)行交互,。JNI是本地編程接口,，它使得在Java虛擬機(jī)（VM）內(nèi)部運(yùn)行的Java代碼能夠與用其它編程語(yǔ)言（如C、C++和匯編語(yǔ)言）編寫(xiě)的應(yīng)用程序和庫(kù)進(jìn)行交互操作,。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，可以認(rèn)為NDK就是能夠方便快捷開(kāi)發(fā).so文件的工具。JNI的過(guò)程比較復(fù)雜,，生成.so需要大量操作,，而NDK的作用則是簡(jiǎn)化了這個(gè)過(guò)程,。

哪些常見(jiàn)的NDK類型異常會(huì)導(dǎo)致程序Crash,？

NDK編譯生成的.so文件作為程序的一部分，在運(yùn)行發(fā)生異常時(shí)同樣會(huì)造成程序崩潰,。不同于Java代碼異常造成的程序崩潰,，在NDK的異常發(fā)生時(shí)，程序在Android設(shè)備上都會(huì)立即退出，即通常所說(shuō)的閃退,，而不會(huì)彈出“程序xxx無(wú)響應(yīng),，是否立即關(guān)閉”之類的提示框。

NDK是使用C/C++來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的,，熟悉C/C++的程序員都知道,，指針和內(nèi)存管理是最重要也是最容易出問(wèn)題的地方，稍有不慎就會(huì)遇到諸如內(nèi)存無(wú)效訪問(wèn),、無(wú)效對(duì)象,、內(nèi)存泄露、堆棧溢出等常見(jiàn)的問(wèn)題,，最后都是同一個(gè)結(jié)果：程序崩潰,。例如我們常說(shuō)的空指針錯(cuò)誤，就是當(dāng)一個(gè)內(nèi)存指針被置為空（NULL）之后再次對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn),；另外一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤是,，在程序的某個(gè)位置釋放了某個(gè)內(nèi)存空間，而后在程序的其他位置試圖訪問(wèn)該內(nèi)存地址,，這就會(huì)產(chǎn)生無(wú)效地址錯(cuò)誤,。常見(jiàn)的錯(cuò)誤類型如下：

• 初始化錯(cuò)誤；

• 訪問(wèn)錯(cuò)誤,；

• 內(nèi)存泄露,；

• 參數(shù)錯(cuò)誤；

• 堆棧溢出,；

• 類型轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤,；

• 數(shù)字除0錯(cuò)誤。

如何發(fā)現(xiàn)并解決NDK錯(cuò)誤,？

利用Android NDK開(kāi)發(fā)本地應(yīng)用時(shí),，幾乎所有的程序員都遇到過(guò)程序崩潰的問(wèn)題，但它的崩潰會(huì)在logcat中打印一堆看起來(lái)類似天書(shū)的堆棧信息,，讓人舉足無(wú)措,。單靠添加一行行的打印信息來(lái)定位錯(cuò)誤代碼做在的行數(shù)，無(wú)疑是一件令人崩潰的事情,。在網(wǎng)上搜索“Android NDK崩潰”,，可以搜索到很多文章來(lái)介紹如何通過(guò)Android提供的工具來(lái)查找和定位NDK的錯(cuò)誤，但大都晦澀難懂,。下面以一個(gè)實(shí)際的例子來(lái)說(shuō)明,，如何通過(guò)兩種不同的方法，來(lái)定位錯(cuò)誤的函數(shù)名和代碼行,。

首先,，來(lái)看看我們?cè)趆ello-jni程序的代碼中做了什么（有關(guān)如何創(chuàng)建或?qū)牍こ?，此處略），下面代碼中：在JNI_OnLoad()的函數(shù)中,，即so加載時(shí),，調(diào)用willCrash()函數(shù)，而在willCrash()函數(shù)中,， std::string的這種賦值方法會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空指針錯(cuò)誤,。這樣，在hello-jni程序加載時(shí)就會(huì)閃退,。我們記一下這兩個(gè)行數(shù)：在61行調(diào)用了willCrash()函數(shù),；在69行發(fā)生了崩潰。

下面我們來(lái)看看發(fā)生崩潰（閃退）時(shí)系統(tǒng)打印的logcat日志：

如果你看過(guò)logcat打印的NDK錯(cuò)誤的日志就會(huì)知道,，我省略了后面很多的內(nèi)容,，很多人看到這么多密密麻麻的日志就已經(jīng)頭暈?zāi)X脹了，即使是很多資深的Android開(kāi)發(fā)者,，在面對(duì)NDK日志時(shí)也大都默默地選擇了無(wú)視,。

其實(shí)，只要你細(xì)心的查看,，再配合Google 提供的工具,，完全可以快速地準(zhǔn)確定位出錯(cuò)的代碼位置，這個(gè)工作我們稱之為“符號(hào)化”,。需要注意的是,，如果要對(duì)NDK錯(cuò)誤進(jìn)行符號(hào)化的工作，需要保留編譯過(guò)程中產(chǎn)生的包含符號(hào)表的so文件,，這些文件一般保存在$PROJECT_PATH/obj/local/目錄下,。

第一種方法：ndk-stack

這個(gè)命令行工具包含在NDK工具的安裝目錄，和ndk-build及其他常用的一些NDK命令放在一起,，比如在我的電腦上,，其位置是/android-ndk-r9d/ndk-stack。根據(jù)Google官方文檔,，NDK從r6版本開(kāi)始提供ndk-stack命令,，如果你用的之前的版本，建議還是盡快升級(jí)至最新的版本,。使用ndk –stack命令也有兩種方式

使用方法：

前提： 你的代碼必須是使用ndk build打包出來(lái)的,。這樣地址信息就會(huì)是

$PROJECT_PATH/obj/local/<abi>

其中 <abi> 是根據(jù)你的手機(jī)的ABI來(lái)的。（比如：’armeabi‘就是默認(rèn)值）

打開(kāi)你的控制臺(tái),，輸入（$NDK是你的環(huán)境變量,，指向NDK目錄）：

adb logcat | $NDK/ndk-stack -sym $PROJECT_PATH/obj/local/armeabi

大工完成。

實(shí)時(shí)分析日志

在運(yùn)行程序的同時(shí),，使用adb獲取logcat日志,，并通過(guò)管道符輸出給ndk-stack,，同時(shí)需要指定包含符號(hào)表的so文件位置,；如果你的程序包含了多種CPU架構(gòu),，在這里需求根據(jù)錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)的手機(jī)CPU類型，選擇不同的CPU架構(gòu)目錄,，如：

當(dāng)崩潰發(fā)生時(shí),，會(huì)得到如下的信息：

我們重點(diǎn)看一下#03和#04，這兩行都是在我們自己生成的libhello-jni.so中的報(bào)錯(cuò)信息,，因此會(huì)發(fā)現(xiàn)如下關(guān)鍵信息：

回想一下我們的代碼,，在JNI_OnLoad()函數(shù)中（第61行），我們調(diào)用了willCrash()函數(shù),；在willCrash()函數(shù)中（第69行）,，我們制造了一個(gè)錯(cuò)誤。這些信息都被準(zhǔn)確無(wú)誤的提取了出來(lái),！是不是非常簡(jiǎn)單,？

先獲取日志再分析

這種方法其實(shí)和上面的方法沒(méi)有什么大的區(qū)別，僅僅是logcat日志獲取的方式不同,?？梢栽诔绦蜻\(yùn)行的過(guò)程中將logcat日志保存到一個(gè)文件，甚至可以在崩潰發(fā)生時(shí),，快速的將logcat日志保存起來(lái),，然后再進(jìn)行分析，比上面的方法稍微靈活一點(diǎn),，而且日志可以留待以后繼續(xù)分析,。

第二種方法：使用addr2line和objdump命令

這個(gè)方法適用于那些不滿足于上述ndk-stack的簡(jiǎn)單用法，而喜歡刨根問(wèn)底的程序員們,，這兩個(gè)方法可以揭示ndk-stack命令的工作原理是什么,，盡管用起來(lái)稍微麻煩一點(diǎn)，但可以稍稍滿足一下程序員的好奇心,。

先簡(jiǎn)單說(shuō)一下這兩個(gè)命令,，在絕大部分的Linux發(fā)行版本中都能找到他們，如果你的操作系統(tǒng)是Linux,，而你測(cè)試手機(jī)使用的是Intel x86系列,，那么你使用系統(tǒng)中自帶的命令就可以了。然而,，如果僅僅是這樣,，那么絕大多數(shù)人要絕望了，因?yàn)榍∏〈蟛糠珠_(kāi)發(fā)者使用的是Windows,，而手機(jī)很有可能是armeabi系列,。

在NDK中自帶了適用于各個(gè)操作系統(tǒng)和CPU架構(gòu)的工具鏈,，其中就包含了這兩個(gè)命令，只不過(guò)名字稍有變化,，你可以在NDK目錄的toolchains目錄下找到他們,。以我的Mac電腦為例，如果我要找的是適用于armeabi架構(gòu)的工具,，那么他們分別為arm-linux-androideabi-addr2line和arm-linux-androideabi-objdump,；位置在下面目錄中，后續(xù)介紹中將省略此位置：

假設(shè)你的電腦是Windows系統(tǒng),，CPU架構(gòu)為mips,，那么你要的工具可能包含在一下目錄中：

接下來(lái)就讓我們來(lái)看看如何使用這兩個(gè)工具，下面具體介紹,。

找到日志中的關(guān)鍵函數(shù)指針

其實(shí)很簡(jiǎn)單,，就是找到backtrace信息中，屬于我們自己的so文件報(bào)錯(cuò)的行,。

首先要找到backtrace信息,，有的手機(jī)會(huì)明確打印一行backtrace（比如我們這次使用的手機(jī)），那么這一行下面的一系列以“#兩位數(shù)字 pc”開(kāi)頭的行就是backtrace信息了,。有時(shí)可能有的手機(jī)并不會(huì)打印一行backtrace,，那么只要找到一段以“#兩位數(shù)字 pc ”開(kāi)頭的行，就可以了,。

其次要找到屬于自己的so文件報(bào)錯(cuò)的行,，這就比較簡(jiǎn)單了。找到這些行之后,，記下這些行中的函數(shù)地址,。

使用addr2line查找代碼位置

執(zhí)行如下的命令，多個(gè)指針地址可以在一個(gè)命令中帶入,，以空格隔開(kāi)即可

結(jié)果如下：

從addr2line的結(jié)果就能看到,，我們拿到了我們自己的錯(cuò)誤代碼的調(diào)用關(guān)系和行數(shù)，在hello-jni.cpp的69行和61行（另外兩行因?yàn)槭褂玫氖菢?biāo)準(zhǔn)函數(shù),，可以忽略掉）,，結(jié)果和ndk-stack是一致的，說(shuō)明ndk-stack也是通過(guò)addr2line來(lái)獲取代碼位置的,。

使用objdump獲取函數(shù)信息

通過(guò)addr2line命令,，其實(shí)我們已經(jīng)找到了我們代碼中出錯(cuò)的位置，已經(jīng)可以幫助程序員定位問(wèn)題所在了,。但是,，這個(gè)方法只能獲取代碼行數(shù)，并沒(méi)有顯示函數(shù)信息，顯得不那么“完美”,，對(duì)于追求極致的程序員來(lái)說(shuō),，這當(dāng)然是不夠的。下面我們就演示一下怎么來(lái)定位函數(shù)信息,。

首先使用如下命令導(dǎo)出函數(shù)表：

在生成的asm文件中查找剛剛我們定位的兩個(gè)關(guān)鍵指針00004fb4和00004f58：

從這兩張圖可以清楚的看到（要注意的是,，在不同的NDK版本和不同的操作系統(tǒng)中，asm文件的格式不是完全相同,，但都大同小異,，請(qǐng)大家仔細(xì)比對(duì)）,，這兩個(gè)指針?lè)謩e屬于willCrash()和JNI_OnLoad()函數(shù),，再結(jié)合剛才addr2line的結(jié)果，那么這兩個(gè)地址分別對(duì)應(yīng)的信息就是：

相當(dāng)完美,，和ndk-stack得到的信息完全一致,！

Testin崩潰分析如何幫開(kāi)發(fā)者發(fā)現(xiàn)NDK錯(cuò)誤

以上提到的方法，只適合在開(kāi)發(fā)測(cè)試期間,，如果你的應(yīng)用或游戲已經(jīng)上線,，而用戶經(jīng)常反饋說(shuō)崩潰、閃退,，指望用戶幫你收集信息定位問(wèn)題幾乎是不可能的,。這個(gè)時(shí)候，我們就需要用其他的手段來(lái)捕獲崩潰信息,。

目前業(yè)界已經(jīng)有一些公司推出了崩潰信息收集的服務(wù),，通過(guò)嵌入SDK，在程序發(fā)生崩潰時(shí)收集堆棧信息,，發(fā)送到云服務(wù)平臺(tái),，從而幫助開(kāi)發(fā)者定位錯(cuò)誤信息。在這方面,，國(guó)內(nèi)的Testin和國(guó)外的crittercism都可以提供類似服務(wù),。

Testin從1.4版本開(kāi)始支持NDK的崩潰分析，其最新版本已升級(jí)到1.7,。當(dāng)程序發(fā)生NDK錯(cuò)誤時(shí),，其內(nèi)嵌的SDK會(huì)收集程序在用戶手機(jī)上發(fā)生崩潰時(shí)的堆棧信息（主要就是上面我們通過(guò)logcat日志獲取到的函數(shù)指針）、設(shè)備信息,、線程信息等,，SDK將這些信息上報(bào)至Testin云服務(wù)平臺(tái)，在平臺(tái)進(jìn)行唯一性的處理,、并可以自定義時(shí)段進(jìn)行詳盡的統(tǒng)計(jì)分析,，從多維度展示程序崩潰的信息和嚴(yán)重程度；最新版本還支持用戶自定義場(chǎng)景,，方便開(kāi)發(fā)者定位問(wèn)題所在,。

從用戶手機(jī)上報(bào)的堆棧信息,，Testin為NDK崩潰提供了符號(hào)化的功能，只要將我們編譯過(guò)程中產(chǎn)生的包含符號(hào)表的so文件上傳,，就可以自動(dòng)將函數(shù)指針地址定位到函數(shù)名稱和代碼行數(shù),。符號(hào)化之后，看起來(lái)就和我們前面在本地測(cè)試的結(jié)果是一樣的了,，一目了然,。而且使用這個(gè)功能還有一個(gè)好處：這些包含符號(hào)表的so文件，在每次開(kāi)發(fā)者編譯之后都會(huì)改變,，很有可能我們發(fā)布之后就已經(jīng)變了,，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)者會(huì)修改程序。在這樣的情況下,，即使我們拿到了崩潰時(shí)的堆棧信息,，那也無(wú)法再進(jìn)行符號(hào)化了。我們可以將這些文件上傳到Testin進(jìn)行符號(hào)化的工作,，Testin會(huì)為我們保存和管理不同版本的so文件,，確保信息不會(huì)丟失。