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)著一個相應(yīng)的ABI。
應(yīng)用程序二進制接口(Application Binary Interface)定義了二進制文件(尤其是.so文件)如何運行在相應(yīng)的系統(tǒng)平臺上,從使用的指令集,內(nèi)存對齊到可用的系統(tǒng)函數(shù)庫。在Android系統(tǒng)上,每一個CPU架構(gòu)對應(yīng)一個ABI:armeabi,armeabi-v7a,x86,mips,arm64-v8a,mips64,x86_64。
為什么你需要重點關(guān)注.so文件
如果項目中使用到了NDK,它將會生成.so文件,因此顯然你已經(jīng)在關(guān)注它了。如果只是使用Java語言進行編碼,你可能在想不需要關(guān)注.so文件了吧,因為Java是跨平臺的。但事實上,即使你在項目中只是使用Java語言,很多情況下,你可能并沒有意識到項目中依賴的函數(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這個應(yīng)用可以幫助我們理解手機上安裝的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。
當然,我們也可以自己對app反編譯來獲取這些信息,不過相對麻煩一些。
很多設(shè)備都支持多于一種的ABI。例如 ARM64 和 x86 設(shè)備也可以同時運行armeabi-v7a 和armeabi 的二進制包。但最好是針對特定平臺提供相應(yīng)平臺的二進制包,這種情況下運行時就少了一個模擬層(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,因為Android包管理器安裝APK時,會自動選擇APK包中為對應(yīng)系統(tǒng)ABI預編譯好的.so文件,如果在對應(yīng)的lib/ABI目錄中存在.so文件的話。
App中可能出錯的地方
處理.so文件時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ABI目錄提供對應(yīng)的.so文件。
當一個應(yīng)用安裝在設(shè)備上,只有該設(shè)備支持的CPU架構(gòu)對應(yīng)的.so文件會被安裝。
在x86設(shè)備上,libs/x86目錄中如果存在.so文件的話,會被安裝;
如果不存在,則會選擇armeabi-v7a中的.so文件,
如果也不存在,則選擇armeabi目錄中的.so文件(因為x86設(shè)備也支持armeabi-v7a和armeabi)。
其他地方也可能出錯
當你引入一個.so文件時,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平臺版本編譯的.so文件運行在android-15的設(shè)備上
使用NDK時,你可能會傾向于使用最新的編譯平臺,但事實上這是錯誤的,因為NDK平臺不是后向兼容的,而是前向兼容的。推薦使用app的minSdkVersion對應(yīng)的編譯平臺。
這也意味著當你引入一個預編譯好的.so文件時,你需要檢查它被編譯所用的平臺版本。
混合使用不同C++運行時編譯的.so文件
.so文件可以依賴于不同的C++運行時,靜態(tài)編譯或者動態(tài)加載。混合使用不同版本的C++運行時可能導致很多奇怪的crash,是應(yīng)該避免的。作為一個經(jīng)驗法則,當只有一個.so文件時,靜態(tài)編譯C++運行時是沒問題的,否則當存在多個.so文件時,應(yīng)該讓所有的.so文件都動態(tài)鏈接相同的C++運行時。
這意味著當引入一個新的預編譯.so文件,而且項目中還存在其他的.so文件時,我們需要首先確認新引入的.so文件使用的C++運行時是否和已經(jīng)存在的.so文件一致。
沒有為每個支持的CPU架構(gòu)提供對應(yīng)的.so文件
這一點在前文已經(jīng)說到了,但你應(yīng)該真的特別注意它,因為它可能發(fā)生在根本沒有意識到的情況下。
例如:你的app支持armeabi-v7a和x86架構(gòu),然后使用Android Studio新增了一個函數(shù)庫依賴,這個函數(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,會發(fā)現(xiàn)它在某些設(shè)備上會發(fā)生Crash,例如Galaxy S6,最終可以發(fā)現(xiàn)只有64位目錄下的.so文件被安裝進手機。
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:如果你是一個SDK提供者,但提供的函數(shù)庫不支持所有的ABIs,那你將會搞砸你的用戶,因為他們能支持的ABIs必將只能少于你提供的。
將.so文件放在錯誤的地方
我們往往很容易對.so文件應(yīng)該放在或者生成到哪里感到困惑,下面是一個總結(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命令默認生成.so文件的目錄)
- AAR壓縮包中位于jni/ABI目錄中(.so文件會自動包含到引用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文件是一個減少APK大小的好技巧。但事實上并不是:這不只影響到函數(shù)庫的性能和兼容性。
x86設(shè)備能夠很好的運行ARM類型函數(shù)庫,但并不保證100%不發(fā)生crash,特別是對舊設(shè)備。64位設(shè)備(arm64-v8a, x86_64, mips64)能夠運行32位的函數(shù)庫,但是以32位模式運行,在64位平臺上運行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包大小為由是一個錯誤的借口,因為你也可以選擇在應(yīng)用市場上傳指定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
}
}
}