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關於Android的.so文件所須要知道的

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早期的Android系統差點兒僅僅支持ARMv5的CPU架構,你知道如今它支持多少種嗎?7種。

Android系統眼下支持以下七種不同的CPU架構: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),每一種都關聯著一個相應的ABI。

應用程序二進制接口(Application Binary Interface)定義了二進制文件(尤其是.so文件)怎樣執行在相應的系統平臺上。從使用的指令集,內存對齊到可用的系統函數庫。

在Android系統上。每一個CPU架構相應一個ABI:armeabi,armeabi-v7a,x86。mips,arm64-v8a,mips64,x86_64。

1.為什麽你須要重點關註.so文件

假設項目中使用到了NDK,它將會生成.so文件,因此顯然你已經在關註它了。假設僅僅是使用Java語言進行編碼,你可能在想不須要關註.so文件了吧,由於Java是跨平臺的。

但其實,即使你在項目中僅僅是使用Java語言,非常多情況下,你可能並沒有意識到項目中依賴的函數庫或者引擎庫裏面已經嵌入了.so文件,並依賴於不同的ABI。

比如,項目中使用RenderScript支持庫,OpenCV。Unity,android-gif-drawable,SQLCipher等,你都已經在生成的APK文件裏包括.so文件了。而你須要關註.so文件。

Android應用支持的ABI取決於APK中位於lib/ABI文件夾中的.so文件。當中ABI可能是上面說過的七種ABI中的一種。

Native Libs Monitor 這個應用能夠幫助我們理解手機上安裝的APK用到了哪些.so文件,以及.so文件來源於哪些函數庫或者框架。

當然。我們也能夠自己對app反編譯來獲取這些信息,只是相對麻煩一些。

非常多設備都支持多於一種的ABI。比如ARM64和x86設備也能夠同一時候執行armeabi-v7a和armeabi的二進制包。

但最好是針對特定平臺提供相應平臺的二進制包。這樣的情況下執行時就少了一個模擬層(比如x86設備上模擬arm的虛擬層),從而得到更好的性能(歸功於近期的架構更新,比如硬件fpu。很多其它的寄存器,更好的向量化等)。

我們能夠通過Build.SUPPORTED_ABIS得到依據偏好排序的設備支持的ABI列表。但你不應該從你的應用程序中讀取它,由於Android包管理器安裝APK時,會自己主動選擇APK包中為相應系統ABI預編譯好的.so文件,假設在相應的lib/ABI文件夾中存在.so文件的話。

2.App中可能出錯的地方

處理.so文件時有一條簡單卻並不知名的重要法則。

你應該盡可能的提供專為每一個ABI優化過的.so文件,但要麽全部支持。要麽都不支持:你不應該混合著使用。你應該為每一個ABI文件夾提供相應的.so文件。

當一個應用安裝在設備上。僅僅有該設備支持的CPU架構相應的.so文件會被安裝。

在x86設備上,libs/x86文件夾中假設存在.so文件的話。會被安裝,假設不存在,則會選擇armeabi-v7a中的.so文件。假設也不存在,則選擇armeabi文件夾中的.so文件(由於x86設備也支持armeabi-v7a和armeabi)。

3.其它地方也可能出錯

當你引入一個.so文件時,不止影響到CPU架構。我從其它開發人員那裏能夠看到一系列常見的錯誤,當中最多的是"UnsatisfiedLinkError","dlopen: failed"以及其它類型的crash或者低下的性能:

使用android-21平臺版本號編譯的.so文件執行在android-15的設備上

使用NDK時。你可能會傾向於使用最新的編譯平臺,但其實這是錯誤的,由於NDK平臺不是後向兼容的,而是前向兼容的。推薦使用app的minSdkVersion相應的編譯平臺。

這也意味著當你引入一個預編譯好的.so文件時,你須要檢查它被編譯所用的平臺版本號。

4.混合使用不同C++執行時編譯的.so文件

.so文件能夠依賴於不同的C++執行時,靜態編譯或者動態載入。混合使用不同版本號的C++執行時可能導致非常多奇怪的crash,是應該避免的。

作為一個經驗法則。當僅僅有一個.so文件時,靜態編譯C++執行時是沒問題的,否則當存在多個.so文件時。應該讓全部的.so文件都動態鏈接同樣的C++執行時。

這意味著當引入一個新的預編譯.so文件,並且項目中還存在其它的.so文件時。我們須要首先確認新引入的.so文件使用的C++執行時是否和已經存在的.so文件一致。

5.沒有為每一個支持的CPU架構提供相應的.so文件

這一點在前文已經說到了,但你應該真的特別註意它,由於它可能發生在根本沒有意識到的情況下。

比如:你的app支持armeabi-v7a和x86架構。然後使用Android Studio新增了一個函數庫依賴,這個函數庫包括.so文件並支持很多其它的CPU架構,比如新增android-gif-drawable函數庫:

compile ‘pl.droidsonroids.gif:android-gif-drawable:1.1.+’

公布我們的app後,會發現它在某些設備上會發生Crash,比如Galaxy S6,終於能夠發現僅僅有64位文件夾下的.so文件被安裝進手機。

解決方式:又一次編譯我們的.so文件使其支持缺失的ABIs,或者設置

ndk.abiFilters

顯示指定支持的ABIs。

最後一點: 假設你是一個SDK提供者,但提供的函數庫不支持全部的ABIs。那你將會搞砸你的用戶,由於他們能支持的ABIs必將僅僅能少於你提供的。

將.so文件放在錯誤的地方

我們往往非常easy對.so文件應該放在或者生成到哪裏感到困惑,以下是一個總結:

  • Android Studio工程放在jniLibs/ABI文件夾中(當然也能夠通過在build.gradle文件裏的設置jniLibs.srcDir屬性自己指定)
  • Eclipse工程放在libs/ABI文件夾中(這也是ndk-build命令默認生成.so文件的文件夾)
  • AAR壓縮包中位於jni/ABI文件夾中(.so文件會自己主動包括到引用AAR壓縮包的APK中)
  • 終於APK文件裏的lib/ABI文件夾中
  • 通過PackageManager安裝後,在小於Android 5.0的系統中,.so文件位於app的nativeLibraryPath文件夾中;在大於等於Android 5.0的系統中,.so文件位於app的nativeLibraryRootDir/CPU_ARCH文件夾中。

僅僅提供armeabi架構的.so文件而忽略其它ABIs的

全部的x86/x86_64/armeabi-v7a/arm64-v8a設備都支持armeabi架構的.so文件。因此似乎移除其它ABIs的.so文件是一個降低APK大小的好技巧。但其實並非:這不僅僅影響到函數庫的性能和兼容性。

x86設備能夠非常好的執行ARM類型函數庫。但並不保證100%不發生crash,特別是對舊設備。64位設備(arm64-v8a, x86_64, mips64)能夠執行32位的函數庫,可是以32位模式執行,在64位平臺上執行32位版本號的ART和Android組件。將丟失專為64位優化過的性能(ART。webview,media等等)。

以降低APK包大小為由是一個錯誤的借口。由於你也能夠選擇在應用市場上傳指定ABI版本號的APK,生成不同ABI版本號的APK能夠在build.gradle中例如以下配置:

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
	   }
   }
}

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