早期的Android系統(tǒng)幾乎只支持ARMv5的CPU架構(gòu),你知道現(xiàn)在它支持多少種嗎?7種!
Android系統(tǒng)目前支持以下七種不同的CPU架構(gòu):ARMv5,ARMv7 (從2010年起),x86 (從2011年起),MIPS (從2012年起),ARMv8,MIPS64和x86_64 (從2014年起),每一種都關(guān)聯(lián)著一個(gè)相應(yīng)的ABI。
應(yīng)用程序二進(jìn)制接口(Application Binary Interface)定義了二進(jìn)制文件(尤其是.so文件)如何運(yùn)行在相應(yīng)的系統(tǒng)平臺(tái)上,從使用的指令集,內(nèi)存對(duì)齊到可用的系統(tǒng)函數(shù)庫。在Android系統(tǒng)上,每一個(gè)CPU架構(gòu)對(duì)應(yīng)一個(gè)ABI:armeabi,armeabi-v7a,x86,mips,arm64-v8a,mips64,x86_64。
為什么你需要重點(diǎn)關(guān)注.so文件
如果項(xiàng)目中使用到了NDK,它將會(huì)生成.so文件,因此顯然你已經(jīng)在關(guān)注它了。如果只是使用Java語言進(jìn)行編碼,你可能在想不需要關(guān)注.so文件了吧,因?yàn)镴ava是跨平臺(tái)的。但事實(shí)上,即使你在項(xiàng)目中只是使用Java語言,很多情況下,你可能并沒有意識(shí)到項(xiàng)目中依賴的函數(shù)庫或者引擎庫里面已經(jīng)嵌入了.so文件,并依賴于不同的ABI。
例如
項(xiàng)目中使用RenderScript支持庫,OpenCV,Unity,android-gif-drawable,SQLCipher等,你都已經(jīng)在生成的APK文件中包含.so文件了,而你需要關(guān)注.so文件。
Android應(yīng)用支持的ABI取決于APK中位于lib/ABI目錄中的.so文件,其中ABI可能是上面說過的七種ABI中的一種。
Native Libs Monitor這個(gè)應(yīng)用可以幫助我們理解手機(jī)上安裝的APK用到了哪些.so文件,以及.so文件來源于哪些函數(shù)庫或者框架。
當(dāng)然,我們也可以自己對(duì)app反編譯來獲取這些信息,不過相對(duì)麻煩一些。
很多設(shè)備都支持多于一種的ABI。例如 ARM64 和 x86 設(shè)備也可以同時(shí)運(yùn)行armeabi-v7a 和armeabi 的二進(jìn)制包。但最好是針對(duì)特定平臺(tái)提供相應(yīng)平臺(tái)的二進(jìn)制包,這種情況下運(yùn)行時(shí)就少了一個(gè)模擬層(例如x86設(shè)備上模擬arm的虛擬層),從而得到更好的性能(歸功于最近的架構(gòu)更新,例如硬件fpu,更多的寄存器,更好的向量化等)。
我們可以通過Build.SUPPORTED_ABIS得到根據(jù)偏好排序的設(shè)備支持的ABI列表。但你不應(yīng)該從你的應(yīng)用程序中讀取它,因?yàn)锳ndroid包管理器安裝APK時(shí),會(huì)自動(dòng)選擇APK包中為對(duì)應(yīng)系統(tǒng)ABI預(yù)編譯好的.so文件,如果在對(duì)應(yīng)的lib/ABI目錄中存在.so文件的話。
App中可能出錯(cuò)的地方
處理.so文件時(shí)有一條簡單卻并不知名的重要法則。
你應(yīng)該盡可能的提供專為每個(gè)ABI優(yōu)化過的.so文件,但要么全部支持,要么都不支持:你不應(yīng)該混合著使用。你應(yīng)該為每個(gè)ABI目錄提供對(duì)應(yīng)的.so文件。
當(dāng)一個(gè)應(yīng)用安裝在設(shè)備上,只有該設(shè)備支持的CPU架構(gòu)對(duì)應(yīng)的.so文件會(huì)被安裝。
在x86設(shè)備上,libs/x86目錄中如果存在.so文件的話,會(huì)被安裝;
如果不存在,則會(huì)選擇armeabi-v7a中的.so文件,
如果也不存在,則選擇armeabi目錄中的.so文件(因?yàn)閤86設(shè)備也支持armeabi-v7a和armeabi)。
其他地方也可能出錯(cuò)
當(dāng)你引入一個(gè).so文件時(shí),不止影響到CPU架構(gòu)。我從其他開發(fā)者那里可以看到一系列常見的錯(cuò)誤,其中最多的是"UnsatisfiedLinkError","dlopen: failed"以及其他類型的crash或者低下的性能:
使用android-21平臺(tái)版本編譯的.so文件運(yùn)行在android-15的設(shè)備上
使用NDK時(shí),你可能會(huì)傾向于使用最新的編譯平臺(tái),但事實(shí)上這是錯(cuò)誤的,因?yàn)镹DK平臺(tái)不是后向兼容的,而是前向兼容的。推薦使用app的minSdkVersion對(duì)應(yīng)的編譯平臺(tái)。
這也意味著當(dāng)你引入一個(gè)預(yù)編譯好的.so文件時(shí),你需要檢查它被編譯所用的平臺(tái)版本。
混合使用不同C++運(yùn)行時(shí)編譯的.so文件
.so文件可以依賴于不同的C++運(yùn)行時(shí),靜態(tài)編譯或者動(dòng)態(tài)加載。混合使用不同版本的C++運(yùn)行時(shí)可能導(dǎo)致很多奇怪的crash,是應(yīng)該避免的。作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則,當(dāng)只有一個(gè).so文件時(shí),靜態(tài)編譯C++運(yùn)行時(shí)是沒問題的,否則當(dāng)存在多個(gè).so文件時(shí),應(yīng)該讓所有的.so文件都動(dòng)態(tài)鏈接相同的C++運(yùn)行時(shí)。
這意味著當(dāng)引入一個(gè)新的預(yù)編譯.so文件,而且項(xiàng)目中還存在其他的.so文件時(shí),我們需要首先確認(rèn)新引入的.so文件使用的C++運(yùn)行時(shí)是否和已經(jīng)存在的.so文件一致。
沒有為每個(gè)支持的CPU架構(gòu)提供對(duì)應(yīng)的.so文件
這一點(diǎn)在前文已經(jīng)說到了,但你應(yīng)該真的特別注意它,因?yàn)樗赡馨l(fā)生在根本沒有意識(shí)到的情況下。
例如:你的app支持armeabi-v7a和x86架構(gòu),然后使用Android Studio新增了一個(gè)函數(shù)庫依賴,這個(gè)函數(shù)庫包含.so文件并支持更多的CPU架構(gòu),例如新增android-gif-drawable函數(shù)庫:
compile ‘pl.droidsonroids.gif:android-gif-drawable:1.1.+’
發(fā)布我們的app后,會(huì)發(fā)現(xiàn)它在某些設(shè)備上會(huì)發(fā)生Crash,例如Galaxy S6,最終可以發(fā)現(xiàn)只有64位目錄下的.so文件被安裝進(jìn)手機(jī)。
解決方案:重新編譯我們的.so文件使其支持缺失的ABIs,或者在gradle中設(shè)置
multiDexEnabled true
ndk {
abiFilters "armeabi-v7a", "x86"
}
顯示指定支持的ABIs。
最后一點(diǎn):如果你是一個(gè)SDK提供者,但提供的函數(shù)庫不支持所有的ABIs,那你將會(huì)搞砸你的用戶,因?yàn)樗麄兡苤С值腁BIs必將只能少于你提供的。
將.so文件放在錯(cuò)誤的地方
我們往往很容易對(duì).so文件應(yīng)該放在或者生成到哪里感到困惑,下面是一個(gè)總結(jié):
- Android Studio工程放在jniLibs/ABI目錄中,如果放在libs文件夾下,需要在gradle中,添加如下代碼,指向文件路徑
sourceSets {
main {
jniLibs.srcDirs = ['libs']
}
}
- Eclipse工程放在libs/ABI目錄中(這也是ndk-build命令默認(rèn)生成.so文件的目錄)
- AAR壓縮包中位于jni/ABI目錄中(.so文件會(huì)自動(dòng)包含到引用AAR壓縮包的APK中)
- 最終APK文件中的lib/ABI目錄中
- 通過PackageManager安裝后,在小于Android 5.0的系統(tǒng)中,.so文件位于app的nativeLibraryPath目錄中;在大于等于Android 5.0的系統(tǒng)中,.so文件位于app的nativeLibraryRootDir/CPU_ARCH目錄中。
只提供armeabi架構(gòu)的.so文件而忽略其他ABIs的
所有的x86 / x86_64 / armeabi-v7a / arm64-v8a 設(shè)備都支持 armeabi 架構(gòu)的.so文件,因此似乎移除其他ABIs的.so文件是一個(gè)減少APK大小的好技巧。但事實(shí)上并不是:這不只影響到函數(shù)庫的性能和兼容性。
x86設(shè)備能夠很好的運(yùn)行ARM類型函數(shù)庫,但并不保證100%不發(fā)生crash,特別是對(duì)舊設(shè)備。64位設(shè)備(arm64-v8a, x86_64, mips64)能夠運(yùn)行32位的函數(shù)庫,但是以32位模式運(yùn)行,在64位平臺(tái)上運(yùn)行32位版本的ART和Android組件,將丟失專為64位優(yōu)化過的性能(ART,webview,media等等)。
以減少APK包大小為由是一個(gè)錯(cuò)誤的借口,因?yàn)槟阋部梢赃x擇在應(yīng)用市場(chǎng)上傳指定ABI版本的APK,生成不同ABI版本的APK可以在build.gradle中如下配置:
android {
...
splits {
abi {
enable true
reset()
include 'x86', 'x86_64', 'armeabi-v7a', 'arm64-v8a' //select ABIs to build APKs for
universalApk true //generate an additional APK that contains all the ABIs
}
}
// map for the version code
project.ext.versionCodes = ['armeabi': 1, 'armeabi-v7a': 2, 'arm64-v8a': 3, 'mips': 5, 'mips64': 6, 'x86': 8, 'x86_64': 9]
android.applicationVariants.all { variant ->
// assign different version code for each output
variant.outputs.each { output ->
output.versionCodeOverride =
project.ext.versionCodes.get(output.getFilter(com.android.build.OutputFile.ABI), 0) * 1000000 + android.defaultConfig.versionCode
}
}
}