Android NDK开发实战之环境搭建篇(so库,Gemini ai)

文章流程

        音视频安卓开发首先涉及到ffmpeg编译打包动态库，先了解动态库之间的cpu架构差异性。然后再搭建可运行的Android 环境。

So库适配

⽇常开发我们经常会使⽤到第三库，涉及到底层的语⾳，视频等都需要添加so库。⽽so库的体积⼀般来说 ⾮常的⼤，不搞清楚随意添加会导致apk体积暴增。

今天就简单分析⼀下，各个架构的cpu的区别，读者只要能⼤致了解这些⽬录的含义就可以 了，不必深究。

32位处理器与64位处理器区别

32 位处理器与 64 位处理器之间的主要区别涉及计算能力、内存寻址、性能以及支持的操作系统和应用程序。

位数和数据处理能力

  • 32 位处理器：使用 32 位的地址总线，能够处理 32 位的数据。
    • 最大能够寻址的内存为 4 GB（2^32 字节）。
  • 64 位处理器：使用 64 位的地址总线，能够处理 64 位的数据。
    • 理论上，最大能够寻址的内存为 16 EB（Exabytes，2^64 字节），实际可用内存通常受到操作系统和硬件的限制。

操作系统和软件支持

  • 32 位处理器：只能运行 32 位的操作系统和应用程序。
  • 64 位处理器：可以运行 64 位的操作系统，并且通常也支持运行 32 位应用程序（通过兼容模式）。

性能

  • 32 位处理器：在处理较小的数据类型（如整数和字符）时可能比较高效，但在处理大数据时效率较低。
  • 64 位处理器：能够在一次操作中处理更多的数据，提供更高的性能，尤其是在数据密集型的应用程序中（如图像处理、大数据计算等）。

指令集

  • 32 位处理器：使用较少的指令集，功能相对简单。
  • 64 位处理器：通常具有更丰富的指令集，支持更多的指令和功能，能够提高编程的灵活性和性能。

应用场景

  • 32 位处理器：适合于资源受限的设备（如嵌入式系统）和运行较老软件的场景。
  • 64 位处理器：适合于需要高性能计算的应用场景，如服务器、大型数据库、高端工作站和现代桌面计算。

小结：32 位和 64 位处理器之间的主要区别在于内存寻址能力、处理性能和支持的软件环境。64 位处理器提供更高的性能和更大的内存支持，是现代计算的主流选择。对于需要处理大量数据或运行复杂应用程序的用户，64 位处理器更加合适。

.so库

.so库是什么， NDK编译出来的动态链接库。⼀些重要的加密算法或者核⼼协议⼀般都⽤c/c++写然后给java调⽤。这样可以避免反编译后查看到应⽤ 的源码。

.so库⼜该如何存放？

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。

ABI : application binary interface 是规范.

EABI : Embedded application binary interface 2 EABI : 是 arm 对于 ABI规范的⽐较新(2005年)的实现 // powerpc也有⼀个实现叫做EABI

举例：

 

CPU架构

Android⽬前⽀持以下7种ABIs(Application Binary Interface的缩写，即应⽤⼆进制接⼝):mips, mips64, X86, X86-64, arm64-v8a, armeabi, armeabi-v7a

 如何选择？

 ⼤⼚App如何选择so库：值得⼀提的是，这4⼤App都只适配了⼀种Cpu架构。

架构的兼容性

直接说结论：新版本兼容旧版本，带来的影响是性能上的区别，旧版本不一定支持新版。

适配⽅案选择 

⽅案⼀：只适配armeabi   优点:基本上适配了全部CPU架构（除了淘汰的mips和mips_64） armeabi,armewabi 缺点：性能低，相当于在绝⼤多数⼿机上都是需要辅助ABI或动态转码来兼容（CPU⾃⼰做的）

⽅案⼆：只适配armeabi-v7a   同理⽅案⼀，只是⼜筛掉了⼀部分⽼旧设备,在性能和兼容⼆者中⽐较平衡

⽅案三: 只适配arm64-v8 优点: 性能最佳 缺点：只能运⾏在arm64-v8上，要放弃部分⽼旧设备⽤户。

Google Play 从2019年8⽉开始，就强制APP适配arm64-v8a，以慢慢淘汰32位的armeabi-v7a。

注意事项

如果你的App同时存在两种架构如:"armeabi", "arm64 v8a"。那么不同Cpu架构的⼿机便只会加载对应的SO库不再向下兼容。 所以需要编译两份版本的.SO库文件。

后记 性能+兼容能否兼得？

可以实现的那就是 abi split，分包，实现也很简单，在gradle 中添加如下配置：+

android {...defaultConfig {...// 支持的 ABI 列表ndk {abiFilters "x86", "x86_64", "arm64-v8a", "armeabi", "armeabi-v7a"}}...
}

分别打包三个版本，并对每款进行单独apk打包。这样，即能保证兼容问题，⼜能保证性能，⼜能不额外增加APK的⼤⼩，因为可以为所有架构都单独 打⼀个包，⼀举多得。

总结：这对我们进行在不同架构编译SO库，运行程序有深入理解。

理解架构差异：通过学习32位和64位处理器的区别，理解了不同架构对应用性能的影响和兼容性问题。

掌握适配策略：了解了如何根据市场需求和设备分布选择合适的适配方案，平衡性能和兼容性。

实践中的应用：学会了如何在Gradle中配置abiFilters和abi split，优化APK的体积和性能。

NDK（Native Development Kit） 本地开发⼯具包

Android NDK 是在SDK前⾯⼜加上了原⽣⼆字，即Native Development Kit，因此⼜被Google称为 NDK。允许使⽤原⽣语⾔（C和C++）来实现应⽤程序的部分功能。给java语言调用

（1）native coder执⾏⾼效：⼤量的运算（极品⻜⻋），万能解码（ffmpeg）,Opengl(3D 渲染) （2）通过jni技术，可以扩展Android⼿机的功能-wifi热点

（3）代码的复⽤：ffmpeg, opnencv(⼈脸识别库)

（4）使⽤场景：考虑特殊情况(效率/操作硬件)

库⽂件类型：

linux：静态库.a 动态库.so   

windows:动态库.dll

JNI（Java Native Interface）Java本地接⼝ 

Java Native Interface (JNI) 是一种编程框架，它使得 Java 代码可以调用和被其他语言（如 C 或 C++）编写的本地应用程序和库。JNI 主要用于在 Java 应用程序中集成或使用底层系统功能，或者在需要高性能执行时利用现有的本地代码。

CMake和ndk-build 

CMake 和 ndk-build 是用于 Android NDK（Native Development Kit）开发的两种构建系统。

CMake 是一个跨平台的开源构建系统，它使用 CMakeLists.txt 文件来描述项目的构建过程。CMake 支持多种编译器和构建工具，能够生成特定平台的构建文件。

CMake优点

  1. 跨平台支持：CMake 可以生成适用于不同平台的构建文件（如 Makefile、Visual Studio 项目文件等）。
  2. 现代化支持：CMake 对 C++11、C++14 等现代 C++ 特性的支持较好。
  3. 集成 IDE 支持：许多集成开发环境（IDE）如 Android Studio 和 Visual Studio 都原生支持 CMake。
  4. 模块化：CMake 可以很方便地管理大型项目的依赖和模块。
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)# 添加库
add_library(native-lib SHARED native-lib.cpp)# 查找 NDK 库
find_library(log-lib log)# 链接库
target_link_libraries(native-lib ${log-lib})

ndk-build 是 Android NDK 自带的构建系统，使用 Android.mk 和 Application.mk 文件来定义构建规则。它是较早的构建工具，专门用于 Android NDK 项目。

ndk-build 优点

  1. 简单易用：对于小型项目，ndk-build 的使用较为简单直观。
  2. 集成方便：与 Android Studio 集成良好，能够快速构建和测试 NDK 代码。
  3. 现有项目兼容性：对已有的 Android NDK 项目，使用 ndk-build 可能更为方便。
LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS)LOCAL_MODULE    := native-lib
LOCAL_SRC_FILES := native-lib.cppinclude $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

选择 CMake 还是 ndk-build

  • 项目规模：

    • 对于小型项目，ndk-build 可能更简单直接。
    • 对于大型项目，CMake 更加灵活和强大，支持更复杂的依赖管理。

  • 团队协作：

    • 如果团队中有成员熟悉 CMake，建议使用 CMake 以便于协作。
    • 如果团队主要使用 ndk-build，继续使用可能更高效。

  • 现代化需求：

    • CMake 对现代 C++ 特性的支持更好，适合需要使用新特性的项目。

  • IDE 兼容性：

    • 如果使用 Android Studio，CMake 是官方推荐的构建系统，提供更好的集成体验。

对于新项目，CMake 通常是更好的选择，而对于已有的 ndk-build 项目，继续使用可能会更方便。

 安装android stdio

android stdio就是安卓开发的idm，基本都使用这个。对于刚入门来说不友好，这边建议下载最新版本2024.2，因为内置ai，而且比旧版本更简单使用。

下载 Android Studio 和应用工具 - Android 开发者  |  Android Developers

由于大学时期已经安装过android stdio,可以参考下列链接安装选项即可

Android Studio2024版本安装环境SDK、Gradle配置_android-studio-2024.1.2.12-windows.exe-CSDN博客

下载 CMake和ndk-build 

 

首次项目error

原因：没装gradle-8.9包，通过官网拉取又失败，即使开梯子也不行。刚创建时选的java版本导致。我们重新创建项目，环境：android 14.0 api 34 gradle-8.9-bin.zip。跟着步骤走

 

 通过网盘分享的文件：gradle-8.9-bin.zip
链接: https://pan.baidu.com/s/1GzLMctUYZtxX2TerZbpzFQ 提取码: 49kg 
--来自百度网盘超级会员v6的分享

 下载完拷贝到指定目录下，这是官方默认路劲。使用即可

distributionUrl=file:///C:/Users/xxxxxxx/.gradle/wrapper/dists/gradle-8.9-bin.zip

 随后点击代码文件，会自动下载需要模块。这个过程大概5-10分钟

再次同步项目试试。 

 

没报错就没事了。 

如何build?

虚拟手机

由于是安卓开发，所以需要虚拟手机，我们使用默认的即可。注意版本适配。

分别是手机列表，手机实体，内置ai软件

代码运行和调试 一些翻译 

 至此成功运行第一个程序

Gemini ai环境配置

Gemini（Android Studio 的 AI 助手）在中国地区无法直接使用。所以必须使用梯子进行，进行google账号登录验证才能成功。否则会超时。

根据自己梯子软件，选择好本地端口。

最终ai环境搭建成功。

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