安卓so库你应该注意的事

安卓so库你应该注意的事早期的Android系统几乎只支持ARMv5的CPU架构,你知道现在它支持多少种吗?7种!Android系统目前支持以下七种不同的CPU架构:ARMv5,ARMv7(从2010年起),x86(从2011年起),MIPS(从2012年起),ARMv8,MIPS64和x86_64(从2014年起),每一种都关联着一个相应的ABI。应用程序二进制接口(ApplicationBi

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。

          在这公司那么久也没有弄过ndk开发,作为一个做刷卡头和蓝牙pos的安卓开发程序员这点还是很蛋疼,然后现在重新做一个新的项目,因为以前的so库是放在armeabi文件夹下面的,所以不管是安卓4.4以下还是5.0+是都可以用的,然后里面加了下分享的功能,微信和qq分享还好没有so库,但是新浪微博的就不一样了,里面有7中cpu架构文件,再加上百度的定位,操蛋的事情就发生了,如果删除其他文件夹然后新浪分享时异常,还好百度定位的没有崩溃,然后全部保留吧,硬件连接又出错,果断和硬件厂商联系了下,叫他们提供so库,因为so库为二进制码技术有限不能逆向再重新生成多so库。

下面就来扯一下安卓cpu

早期的Android系统几乎只支持ARMv5的CPU架构,你知道现在它支持多少种吗?7种!

Android系统目前支持以下七种不同的CPU架构:ARMv5,ARMv7 (从2010年起),x86 (从2011年起),MIPS (从2012年起),ARMv8,MIPS64和x86_64 (从2014年起),每一种都关联着一个相应的ABI。

应用程序二进制接口(Application Binary Interface)定义了二进制文件(尤其是.so文件)如何运行在相应的系统平台上,从使用的指令集,内存对齐到可用的系统函数库。在Android 系统上,每一个CPU架构对应一个ABI:armeabi,armeabi-v7a,x86,mips,arm64- v8a,mips64,x86_64。

在2011年11月,ARM公司发布了新一代处理器64位架构ARMv8的部分技术细节(也就是我们常说的Cortex-A57A53),代表着未来移动处理器迈入64位行列。我们得明确一点,ARM公司自己本身并没有64位芯片设计技术,他是通过了收购MIPS64处理器架构的部分技术使用权,再结合ARM的一些特性设计出来的。也就是说:MIPS、ARM、X86三大架构中,唯一没有64位技术的ARM,通过收购MIPS的形式得到了64位。

armeabi-v7a armeabi arm64-v8a

armeabi就是针对普通的或旧的arm v5 cpu,armeabi-v7a是针对有浮点运算或高级扩展功能的arm v7 cpu。

armeabi-v7a(32位ARM设备),arm64-v8a(64位ARM设备)

所谓的ARMv8架构,就是在MIPS64架构上增加了ARMv7架构中已经拥有的的TrustZone技术、虚拟化技术及NEON advanced SIMD技术等特性,研发成的。

       64位ARMv8架构中包含两个执行状态:AArch32(也就是我们常说的ARMv7)和AArch64(ARMv8)。AArch64执行状态针对64位处理技术,引入了一个全新指令集A64(也就是基于收购的MIPS64架构),而AArch32执行状态将支持现有的ARM指令集。所以64位的ARM处理器中同时包含着32位的ARMv7和64位的ARMv8两种架构。因此:

          看到这里,你一定明白了,ARM64位处理器和电脑的64位处理器是两个截然不容的概念,他并不是64位就能原生向下兼容32位程序,而是通过64位处理器中集成的32位架构来运行32位程序。说得通俗点,它不是以64位形态来运行32位程序,却是以32位的形态运行32位程序的。

        由于目前新出的64位处理器包含两个架构,而且制程技术没有提升(28nm),同时在手机与平板上,芯片面积有着严格的限定,不能过分增加,这导致64位ARM处理器平均分配到每个架构的晶体管数量锐减,也就是说从64位处理器中的32位架构方面,对于同规格的32位处理器而言,不但没有提高,性能反而是一定规模下降的。但处理器厂家又必须给消费者一个交代,以更好的推广64位,所以厂家就必须在其他方面提升性能,以弥补CPU的晶体管数量减少带来的损失。比如:更换性能更强的GPU、提升内存带宽、多核心虚拟单颗核心提升单核性能、联合跑分软件商修改跑分权重(提升GPU分数,降低CPU分数的权重)等等。这样,扬长避短,最终到达消费者手里,用跑分软件一跑,确实有提升,用户开心,厂家腰包也鼓了。

        综上所述,ARM64位处理器从严格意义来说,叫它ARM32+64更加贴切,他相对于ARM32位处理器,有倒退的地方,也有进步的余地,但正因为倒退激起了ARM进取的决心,让它大刀阔斧的向前变革,不得不说也算一种进步。但ARM64在的手机上真的有用吗?我只能说,目前确实没啥用,但今后或许有。(其他地方搜罗的)

         真正的64位手机并不止单纯停留在处理器上,如果只因为它的处理器是64位,就称其为64位手机的话,我们可以毫不犹疑的说这可能是虚假宣传,好在联想很聪明,在发布A678t和A805e宣传的时候,只说64位处理器手机。
        “64位处理器手机”与“64位手机”是两种天壤之别的概念:只要是处理器包含64架构位的,就可以称“64位处理器手机”,这种手机也许还运行不了64位程序,只是用来抢占市场,和32位手机比起来优势并不明显。
 
        “64位手机”就不同了:它包含着64位处理器、64位标准系统、64位安卓虚拟机、以及64位程序,这才是真正意义上的64位手机!
        谷歌官方曾说,安卓很早前就支持64位了,这话不假,从Android4.0到Android4.4,安卓系统都支持64位的硬件,但是这仅仅表示底层驱动支持64位,能运行在64位的硬件之上,仅此而已。然而,上层运行软件的,无论是Dalvik的虚拟机,还是ART虚拟机都是32位的。也就是说,只要你的手机系统是Android4.0—4.4,即便你的处理器是64位,也只能在32位虚拟机下运行32位程序,就算真的64位程序摆在你眼前,也无法安装。
Android L开始才真正支持32位和64位的ART虚拟机,配合上64位处理器,名正言顺的运行64位软件。但是问题又来了,没有软件商 愿意开发64位程序。我有几个搞安卓开发的朋友,都明确表示永远不涉足64位安卓程序开发,这又是为什么呢?
ARMv8是一套不错的指令集,它既支持未来的64位程序,也向下兼容现有32位程序。有了ARMv8的支撑,以后的64位手机操作系统,如Android L 64bit都可以简单、高效地支持现有的32位App,你不用担心兼容性问题。


为什么你需要重点关注.so文件

如果项目中使用到了NDK,它将会生成.so文件,因此显然你已经在关注它了。如果只是使用Java语言进行编码,你可能在想不需要关注.so文 件了吧,因为Java是跨平台的。但事实上,即使你在项目中只是使用Java语言,很多情况下,你可能并没有意识到项目中依赖的函数库或者引擎库里面已经 嵌入了.so文件,并依赖于不同的ABI。

例如,项目中使用RenderScript支持库,OpenCV,Unity,android-gif-drawable,SQLCipher等,你都已经在生成的APK文件中包含.so文件了,而你需要关注.so文件。

Android应用支持的ABI取决于APK中位于lib/ABI目录中的.so文件,其中ABI可能是上面说过的七种ABI中的一种。

Native Libs Monitor 这个应用可以帮助我们理解手机上安装的APK用到了哪些.so文件,以及.so文件来源于哪些函数库或者框架。

当然,我们也可以自己对app反编译来获取这些信息,不过相对麻烦一些。

很多设备都支持多于一种的ABI。例如ARM64和x86设备也可以同时运行armeabi-v7a和armeabi的二进制包。但最好是针对特 定平台提供相应平台的二进制包,这种情况下运行时就少了一个模拟层(例如x86设备上模拟arm的虚拟层),从而得到更好的性能(归功于最近的架构更新, 例如硬件fpu,更多的寄存器,更好的向量化等)。

我们可以通过Build.SUPPORTED_ABIS得到根据偏好排序的设备支持的ABI列表。但你不应该从你的应用程序中读取它,因为 Android包管理器安装APK时,会自动选择APK包中为对应系统ABI预编译好的.so文件,如果在对应的lib/ABI目录中存在.so文件的 话。

App中可能出错的地方

处理.so文件时有一条简单却并不知名的重要法则。

你应该尽可能的提供专为每个ABI优化过的.so文件,但要么全部支持,要么都不支持:你不应该混合着使用。你应该为每个ABI目录提供对应的.so文件。

当一个应用安装在设备上,只有该设备支持的CPU架构对应的.so文件会被安装。在x86设备上,libs/x86目录中如果存在.so文件的 话,会被安装,如果不存在,则会选择armeabi-v7a中的.so文件,如果也不存在,则选择armeabi目录中的.so文件(因为x86设备也支 持armeabi-v7a和armeabi)。

其他地方也可能出错

当你引入一个.so文件时,不止影响到CPU架构。我从其他开发者那里可以看到一系列常见的错误,其中最多的是”UnsatisfiedLinkError”,”dlopen: failed”以及其他类型的crash或者低下的性能:

使用android-21平台版本编译的.so文件运行在android-15的设备上

使用NDK时,你可能会倾向于使用最新的编译平台,但事实上这是错误的,因为NDK平台不是后向兼容的,而是前向兼容的。推荐使用app的minSdkVersion对应的编译平台。

这也意味着当你引入一个预编译好的.so文件时,你需要检查它被编译所用的平台版本。

混合使用不同C++运行时编译的.so文件

.so文件可以依赖于不同的C++运行时,静态编译或者动态加载。混合使用不同版本的C++运行时可能导致很多奇怪的crash,是应该避免的。 作为一个经验法则,当只有一个.so文件时,静态编译C++运行时是没问题的,否则当存在多个.so文件时,应该让所有的.so文件都动态链接相同的 C++运行时。

这意味着当引入一个新的预编译.so文件,而且项目中还存在其他的.so文件时,我们需要首先确认新引入的.so文件使用的C++运行时是否和已经存在的.so文件一致。

没有为每个支持的CPU架构提供对应的.so文件

这一点在前文已经说到了,但你应该真的特别注意它,因为它可能发生在根本没有意识到的情况下。

例如:你的app支持armeabi-v7a和x86架构,然后使用Android Studio新增了一个函数库依赖,这个函数库包含.so文件并支持更多的CPU架构,例如新增android-gif-drawable函数库:

compilepl.droidsonroids.gif:android-gif-drawable:1.1.+’

发布我们的app后,会发现它在某些设备上会发生Crash,例如Galaxy S6,最终可以发现只有64位目录下的.so文件被安装进手机。

解决方案:重新编译我们的.so文件使其支持缺失的ABIs,或者设置

ndk.abiFilters

显示指定支持的ABIs。

最后一点: 如果你是一个SDK提供者,但提供的函数库不支持所有的ABIs,那你将会搞砸你的用户,因为他们能支持的ABIs必将只能少于你提供的。

将.so文件放在错误的地方

我们往往很容易对.so文件应该放在或者生成到哪里感到困惑,下面是一个总结:

  • Android Studio工程放在jniLibs/ABI目录中(当然也可以通过在build.gradle文件中的设置jniLibs.srcDir属性自己指定)
  • Eclipse工程放在libs/ABI目录中(这也是ndk-build命令默认生成.so文件的目录)
  • AAR压缩包中位于jni/ABI目录中(.so文件会自动包含到引用AAR压缩包的APK中)
  • 最终APK文件中的lib/ABI目录中
  • 通过PackageManager安装后,在小于Android 5.0的系统中,.so文件位于app的nativeLibraryPath目录中;在大于等于Android 5.0的系统中,.so文件位于app的nativeLibraryRootDir/CPU_ARCH目录中。

只提供armeabi架构的.so文件而忽略其他ABIs的

所有的x86/x86_64/armeabi-v7a/arm64-v8a设备都支持armeabi架构的.so文件,因此似乎移除其他ABIs的.so文件是一个减少APK大小的好技巧。但事实上并不是:这不只影响到函数库的性能和兼容性。

x86设备能够很好的运行ARM类型函数库,但并不保证100%不发生crash,特别是对旧设备。64位设备(arm64-v8a, x86_64, mips64)能够运行32位的函数库,但是以32位模式运行,在64位平台上运行32位版本的ART和Android组件,将丢失专为64位优化过的性 能(ART,webview,media等等)。

以减少APK包大小为由是一个错误的借口,因为你也可以选择在应用市场上传指定ABI版本的APK,生成不同ABI版本的APK可以在build.gradle中如下配置:

?
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
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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