一、为什么需要JNI执行二进制？

在Android开发中，我们偶尔会遇到需要调用系统预置二进制工具（如/system/bin/ip）或自行编译的ELF文件的情况。常见场景包括：

• 网络配置（ifconfig/ip命令）
• 硬件调试（i2cdetect等工具）
• 性能监控（top/vmstat）

由于Android沙盒机制限制，直接通过Java层Runtime.exec()存在权限问题。而JNI（Java Native Interface）提供了更底层的执行通道，结合NDK工具链能实现更灵活的操作。

二、技术方案对比

方案1：传统Runtime.exec

java // Java层简单实现 Process process = Runtime.getRuntime().exec("/system/bin/ping 8.8.8.8");

缺陷：
- 受限于应用沙盒权限
- 无法修改进程环境变量
- 难以处理复杂IO流

方案2：JNI+posix_spawn

通过NDK实现更底层的进程创建：

cpp

include <spawn.h>

extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL
JavacomexampleNativeLibexecBinary(JNIEnv* env, jobject thiz, jstring path) {
const char* c_path = env->GetStringUTFChars(path, nullptr);

pid_t pid;
char* argv[] = {(char*)c_path, nullptr};
int status = posix_spawn(&pid, c_path, nullptr, nullptr, argv, environ);

env->ReleaseStringUTFChars(path, c_path);
return status;

}

优势：
- 绕过部分权限限制
- 可自定义环境变量
- 更高效的进程创建

三、完整实现案例

关键步骤

1. NDK配置：
   gradle android { defaultConfig { externalNativeBuild { cmake { arguments "-DANDROID_STL=c++_shared" } } } }

2. Native层封装：cpp
   // 带参数执行的增强版本
   JNIEXPORT jint JNICALL
   JavacomexampleExecHelperexecWithArgs(
   JNIEnv* env,
   jobject thiz,
   jobjectArray javaArgs
   ) {
   int argc = env->GetArrayLength(javaArgs);
   char** argv = new char*[argc + 1];

   for(int i=0; i<argc; i++) {
   jstring str = (jstring)env->GetObjectArrayElement(javaArgs, i);
   argv[i] = (char*)env->GetStringUTFChars(str, nullptr);
   }
   argv[argc] = nullptr;

   int status = execvp(argv[0], argv);

   // 资源释放...
   return status;
   }

3. Java层封装：java
   public class ExecHelper {
   static {
   System.loadLibrary("executor");
   }

   public static native int execWithArgs(String[] args);

   public static String runCommand(String[] args) throws IOException {
   Process process = new ProcessBuilder(args)
   .redirectErrorStream(true)
   .start();

   BufferedReader reader = new BufferedReader(
       new InputStreamReader(process.getInputStream()));
   
   StringBuilder output = new StringBuilder();
   String line;
   while ((line = reader.readLine()) != null) {
       output.append(line).append("\n");
   }
   
   return output.toString();
   

   
   
   

   }
   }

四、安全注意事项

1. 路径白名单校验：java
   private static final Set ALLOWED_BINARIES =
   new HashSet<>(Arrays.asList("/system/bin/ping", "/system/bin/ip"));

public void safeExec(String path) {
if (!ALLOWED_BINARIES.contains(path)) {
throw new SecurityException("Binary not allowed");
}
// 执行逻辑...
}

1. 参数过滤：

- 使用正则表达式检测特殊字符
- 避免直接将用户输入拼接到命令中

1. 权限控制：
   xml <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" /> <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />

五、性能优化建议

1. 避免频繁创建进程：对需要重复执行的命令，考虑通过管道保持长连接
2. 异步IO处理：使用select()或epoll监控文件描述符
3. 内存优化：及时释放JNI中获取的字符串资源

六、替代方案评估

对于Android 10+设备，可考虑更现代的方案：
- 使用AdbShellConnection（需要root）
- 通过AppopsManager申请特殊权限
- 转为实现HIDL/AIDL服务

结语

JNI调用二进制文件是把双刃剑，它既提供了强大的系统级操作能力，也带来了相应的安全风险。开发者在实现时需要特别注意：
1. 严格的输入验证
2. 最小权限原则
3. 完善的错误处理

建议在非必要场景下优先考虑Android SDK提供的API，确实需要底层操作时，务必做好安全防护措施。

技术讨论：在你的项目中是否遇到过必须使用JNI执行二进制的情况？欢迎分享你的实践经验。