使用NDK进行OpenGL开发

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缘由

Android SDK 提供了一套 OpenGL ES 接口，但该接口是基于 Java 的，速度非常慢，往往很难满足需要。
NDK 提供了一系列的工具，帮助开发者快速开发C（或C++）的动态库，并能自动 将 so和 java 应用一起打包成 apk。使用 NDK，我们可以将要求高性能的应用 逻辑使用C开发，从而提高应用程序的执行效率。如 OpenGL ES 的程序。

对于 NDK，在 Java 代码中调用 C/C++ 代码是通过 JNI 实现的。

Java Native Interface（JNI）是 Java 语言的本地编程接口，在java程序中， 我们可以通过 JNI 实现一些用 java 语言不便实现的功能。通常有以下几种情 况我们需要使用 JNI 来实现：

  • java 类库没有提供你的应用程序所需要的功能，通常这些功能是平台相关的;
  • 你希望使用一些已经有的类库或者应用程序，而他们并非用java语言编写的；
  • 程序的某些部分对速度要求比较苛刻，你选择用汇编或者 c 语言来实现并在 java 语言中调用他们。

注意，不到万不得已不要使用 JNI 技术，一方面它需要你把握更多的知识才可 以驾驭，一方面使用了 JNI 你的程序就会丧失可移植性。

OpenGL ESJava 端核心代码如下所示：

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public class DemoAct extends Activity {

    private GLSurfaceView mGLView;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        mGLView = new DemoGLSurfaceView(this);
        setContentView(mGLView);
    }

    ... ...

    static {
        System.loadLibrary("sanangeles");
    }

}


class DemoGLSurfaceView extends GLSurfaceView {

    DemoRenderer mRenderer;

    public DemoGLSurfaceView(Context context) {
        super(context);

        mRenderer = new DemoRenderer();
        setRenderer(mRenderer);
    }

class DemoRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {

    private static native void nativeInit();
    private static native void nativeResize(int w, int h);
    private static native void nativeRender();
    private static native void nativeDone();

    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        nativeInit();
    }

    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int w, int h) {

        nativeResize(w, h);
    }

    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        nativeRender();
    }


｝

JNI 代码如下所示：

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#include <jni.h>
...

/* Call to initialize the graphics state */
void
Java_com_example_AndMii_DemoRenderer_nativeInit( JNIEnv*  env )
{
    appInit();
}


/* Call to finalize the graphics state */
void
Java_com_example_AndMii_DemoRenderer_nativeDone( JNIEnv*  env )
{
    free objects.
}

/* Call to render the next GL frame */
void
Java_com_example_AndMii_DemoRenderer_nativeRender( JNIEnv*  env )
{
    curTime = ...
    appRender(curTime, sWindowWidth, sWindowHeight);

}

C 语言端

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void appInit()
{

    glEnable(GL_NORMALIZE);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glDisable(GL_CULL_FACE);
    glShadeModel(GL_FLAT);

    glEnable(GL_LIGHTING);
    glEnable(GL_LIGHT0);
    glEnable(GL_LIGHT1);
    glEnable(GL_LIGHT2);

    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY);

}

// Called from the app framework.
/* The tick is current time in milliseconds, width and height
* are the image dimensions to be rendered.
*/
void appRender(long tick, int width, int height)
{

    // Prepare OpenGL ES for rendering of the frame.
    prepareFrame(width, height);

    // Configure environment.
    configureLightAndMaterial();

    // Draw all the models normally.
    drawModels(1);

}

static void prepareFrame(int width, int height)
{
    glViewport(0, 0, width, height);

    glClearColorx((GLfixed)(0.1f * 65536),
                  (GLfixed)(0.2f * 65536),
                  (GLfixed)(0.3f * 65536), 0x10000);
    glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluPerspective(45, (float)width / height, 0.5f, 150);

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

    glLoadIdentity();
}

static void configureLightAndMaterial()
{
    static GLfixed light0Position[] = { -0x40000, 0x10000, 0x10000, 0 };
    static GLfixed light0Diffuse[] = { 0x10000, 0x6666, 0, 0x10000 };
    static GLfixed light1Position[] = { 0x10000, -0x20000, -0x10000, 0 };
    static GLfixed light1Diffuse[] = { 0x11eb, 0x23d7, 0x5999, 0x10000 };
    static GLfixed light2Position[] = { -0x10000, 0, -0x40000, 0 };
    static GLfixed light2Diffuse[] = { 0x11eb, 0x2b85, 0x23d7, 0x10000 };
    static GLfixed materialSpecular[] = { 0x10000, 0x10000, 0x10000, 0x10000 };

    glLightxv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light0Position);
    glLightxv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, light0Diffuse);
    glLightxv(GL_LIGHT1, GL_POSITION, light1Position);
    glLightxv(GL_LIGHT1, GL_DIFFUSE, light1Diffuse);
    glLightxv(GL_LIGHT2, GL_POSITION, light2Position);
    glLightxv(GL_LIGHT2, GL_DIFFUSE, light2Diffuse);
    glMaterialxv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_SPECULAR, materialSpecular);

    glMaterialx(GL_FRONT_AND_BACK, GL_SHININESS, 60 << 16);
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
}


static void drawModels(float zScale)
{

    glVertexPointer(......);
    glColorPointer(......);

    if (normalArray != NULL)
    {
        glNormalPointer(GL_FIXED, 0, normalArray);
        glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
    }
    else
        glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);

    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, object->count);



}

调试

要想在 jni native 代码中看打印信息，printf 是不行的，需使用 __android_log_print，如下所示。

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__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "ProjectName", "I am : %d\n", n);

该函数与 printf 用法相似，使用格式字符。打印的结果通过 logcat 查看。注意，使用时需要将头文件 android/log.h 包含进来。为方便使用，往往定义一些宏

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#include <android/log.h>
#define LOGV(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_VERBOSE, "ProjectName", __VA_ARGS__)
#define LOGD(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG  , "ProjectName", __VA_ARGS__)
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO   , "ProjectName", __VA_ARGS__)
#define LOGW(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_WARN   , "ProjectName", __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR  , "ProjectName", __VA_ARGS__)
custom header, leave empty to use the default one