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关于Android的.so文件你所需要知道的

2016-04-26 21:27 Android开发中文站

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。


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:


compile ‘pl.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
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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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