Rust 语言实现 Android NDK 原生模块（JNI 接口）开发指南
随着移动应用的日益普及，跨平台开发变得越来越重要。Rust 语言因其高性能、安全性和并发特性，逐渐成为跨平台开发的热门选择。Android NDK（Native Development Kit）允许开发者使用 C/C++ 语言编写原生模块，以实现高性能的代码。本文将介绍如何使用 Rust 语言结合 Android NDK 来开发原生模块，并通过 JNI（Java Native Interface）与 Java 代码交互。
环境准备
在开始之前，请确保以下环境已经准备就绪：
1. 安装 Rust 语言和 Cargo 包管理器。
2. 安装 Android Studio 和 NDK。
3. 设置好 Android 开发环境，包括 SDK 和模拟器。
创建 Rust 项目
使用 Cargo 创建一个新的 Rust 项目：
sh
cargo new rust_ndk_module
cd rust_ndk_module
编写 Rust 代码
在 `src/lib.rs` 文件中，我们将定义一个简单的原生模块，该模块将提供一个方法供 Java 代码调用。
rust
use std::os::raw::{c_char, c_void};
[no_mangle]
pub extern "C" fn get_greeting() -> const c_char {
let greeting = "Hello from Rust!";
std::ffi::CString::new(greeting).unwrap().into_raw()
}
[no_mangle]
pub extern "C" fn free_greeting(ptr: const c_char) {
unsafe {
if !ptr.is_null() {
std::ffi::CString::from_raw(ptr);
}
}
}
在这段代码中，我们定义了两个函数：
1. `get_greeting`：返回一个指向静态字符串的指针。
2. `free_greeting`：释放由 `get_greeting` 返回的字符串指针。
配置 Cargo
为了使 Rust 代码能够在 Android NDK 环境中编译，我们需要修改 `Cargo.toml` 文件：
toml
[package]
name = "rust_ndk_module"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
[dependencies]
[build-dependencies]
cc = "1.0"
[profile.release]
rustflags = ["-C", "link-arg=-s", "-C", "link-arg=--strip-all"]
[profile.dev]
rustflags = ["-C", "link-arg=-s", "-C", "link-arg=--strip-all"]
这里我们添加了 `cc` 依赖，用于调用 C 编译器，并设置了 `rustflags` 以优化编译后的二进制文件。
编译 Rust 代码
使用以下命令编译 Rust 代码：
sh
cargo build --target aarch64-linux-android
这将生成一个名为 `librust_ndk_module.so` 的动态库文件。
创建 JNI 接口
在 Android 项目中，我们需要创建一个 JNI 接口来调用 Rust 模块。
1. 在 `src/main/java/com/example/rust_ndk_module/RustModule.java` 文件中，添加以下代码：
java
package com.example.rust_ndk_module;
public class RustModule {
static {
System.loadLibrary("rust_ndk_module");
}
public native String getGreeting();
}
2. 在 `CMakeLists.txt` 文件中，添加以下代码以链接 Rust 动态库：
cmake
find_library(
log-lib
log
)
add_library( Sets the name of the library.
rust_ndk_module
Sets the library as a shared library.
SHARED
Provides a relative path to your source file(s).
src/main/cpp/rust_module.cpp )
target_link_libraries( Specifies the target library.
rust_ndk_module
Links the target library to the log library
included in the NDK.
${log-lib} )
add_library( Sets the name of the library.
rust_ndk_module_swig
Sets the library as a shared library.
SHARED
Provides a relative path to your source file(s).
src/main/cpp/rust_module.cpp )
target_link_libraries( Specifies the target library.
rust_ndk_module_swig
Links the target library to the log library
included in the NDK.
${log-lib} )
add_library( Sets the name of the library.
rust_ndk_module_rust
Sets the library as a shared library.
SHARED
Provides a relative path to your source file(s).
src/main/cpp/rust_module.cpp )
target_link_libraries( Specifies the target library.
rust_ndk_module_rust
Links the target library to the log library
included in the NDK.
${log-lib} )
add_library( Sets the name of the library.
rust_ndk_module_rust
SHARED
src/main/cpp/librust_ndk_module.so )
target_link_libraries( Specifies the target library.
rust_ndk_module_rust
Links the target library to the log library
included in the NDK.
${log-lib} )
3. 在 `src/main/AndroidManifest.xml` 文件中，添加以下权限：
xml
测试 JNI 接口
现在，我们可以通过以下代码测试 JNI 接口：
java
package com.example.rust_ndk_module;
import android.os.Bundle;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
static {
System.loadLibrary("rust_ndk_module");
}
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
RustModule rustModule = new RustModule();
String greeting = rustModule.getGreeting();
System.out.println(greeting);
}
}
运行应用，你应该能在控制台中看到来自 Rust 模块的问候语。
总结
本文介绍了如何使用 Rust 语言结合 Android NDK 来开发原生模块，并通过 JNI 与 Java 代码交互。通过以上步骤，你可以轻松地将 Rust 代码集成到 Android 应用中，以实现高性能的模块。随着 Rust 语言的不断发展，其在移动开发领域的应用将越来越广泛。
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