ndk-build的使用心得

ndk-build的使用心得

前言

  最近將繪圖引擎跨到Android，在繪圖API的部分會面臨到選擇GLES的版本的問題，還有像是GLES3只有64位元支援，如果只靠修改Android.mk與Application.mk的話會沒辦法做出像是組態(Configuration)的效果，所以對ndk-build做了研究，在此做個紀錄。

內容

  ndk-build本身不提供組態(Configuration)的功能，但可以透過參數指定Android.mk與Application.mk，這做法可以做出組態(Configuration)的效果，但只要想想組態越多，Android.mk與Application.mk的數量也會隨著組態而增多，GLES的版本目前有GLES2、GLES3、GLES3.1與GLES3.2，如果用這個方法就會有8個檔案要維護，加上共用的部分還要隔開的成本，做了一下我就放棄這個做法，因為成本有點高。

  在google一陣子後發現ndk-build可以直接從命令列新增或修改在Android.mk與Application.mk的參數，比方說"APP_ABI"這個參數，在入門教學中會把該參數寫在Application.mk，用來決定要建置的ABI，但事實上是可以用ndk-build的命令列來修改，命令如下

ndk-build APP_ABI=arm64-v8a

當用這個命令後，請移除Application.mk裡的"APP_ABI"的設定，不然ndk-build社的數值會被覆蓋，如果要設定多個參數就用空白隔開即可。只靠這個方法來實現組態會不太夠，必須再搭配makefile的if語法，語法的範例如下

ifeq ($(GLES_VERSION),GLES2)
GLES_LIBS := -lGLESv2
endif
ifeq ($(GLES_VERSION),GLES3)
GLES_LIBS := -lGLESv3
endif
ifeq ($(GLES_VERSION),GLES3_1)
GLES_LIBS := -lGLESv3
endif
ifeq ($(GLES_VERSION),GLES3_2)
GLES_LIBS := -lGLESv3
endif

範例中使用"GLES_VERSION"這個變數來決定最後的要載入的LIB，"GLES_VERSION"是自訂的，搭配之前的方法可以在ndk-build的命令列隨喜好來修改，這樣不論是選GLES版本或者是只能建64位元版本都可以解決了!

  ndk-build在指定ABI的版本來建置後，會把非建置版本的ABI移除，例如APP_ABI=arm64-v8a時，x86_64、armeabi-v7a與x86都會被移除，這個問題目前解決的方案不是很好，就是每個ABI都分不同資料夾來建置，可以在ndk-build的命令列修改"NDK_OUT"與"NDK_LIBS_OUT"來完成，這個方法可行，但就是覺得不太優雅，有機會再找找有沒有優雅的解決方案。

  ndk-build的clean有點討厭，它只為清除LIB，但不會清除OBJ，如果需要完整重建的話，就手動清空或是寫個命令來清除。

  最後來說一下命令的部分，我個人是使用Python來執行ndk-build並選擇組態(Configuration)，不選擇Shell與bash只是單純地不熟，但Python雖然跨平台，但有新舊版本的問題(Python2.7與Python3)，這部分的實現目前就這樣解決，如果有更好的方法以後再來說明。

參考資料

Application.mk
ndk-build

在Android裡開啟Dialog

在Android裡開啟Dialog

前言

  在之前的這篇"在Android實現多個按鍵同時按壓"有提及要做一個輸入Console命令的視窗，該篇說到了開啟子視窗的方法，這篇來實作UI的部分，在此做個紀錄。

內容

  Android並沒有視窗UI，而"Dialog"的功能可以做出像在Windows開子視窗，所以本篇會使用Dialog來實現，在找資料的過程中，還找到了也可以做出類似效果的"AlertDialog"，所以方法並不是只有一種，有機會再來說明"AlertDialog"。

  開啟一個"Empty activity"的專案，接著要新增一個"Layout"，具體的操作如下圖

在layout資料夾新增xml

在layout資料夾點擊右鍵後，依據上圖的操作新增xml，接著會看到下圖

新增layout的設定視窗

看到新增layout的設定視窗後，更改layout的名稱，本篇使用"sub_dialog"，可以自己命名，但要注意不能有大寫的文字。新增完後開啟該xml檔，依據下圖操作

修改layout的內容

依據上圖開啟layout的文字模式，輸入以下xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical">

    <EditText
        android:id="@+id/editText"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_weight="1"
        android:ems="10"
        android:inputType="textPersonName"
        android:text="Name" />

    <Button
        android:id="@+id/button"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_weight="1"
        android:text="Close" />

</LinearLayout>

這個xml會規劃一個輸入的text與一個關閉的按鈕。

  接著在activity的layout新增一個按鈕，用來開啟Dialog，操作如下圖

新增開啟Dialog的按鈕

按鈕增加完後，接著在Activity裡開啟，範例碼如下

package com.hosee.hellodialog;

import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.app.Dialog;
import android.util.Log;
import android.widget.EditText;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    Dialog subDialog;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        Button btnOpenDialog = (Button)findViewById( R.id.button2);
        btnOpenDialog.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                subDialog=new Dialog(MainActivity.this);
                subDialog.setTitle("Title");
                subDialog.setCancelable(false);
                subDialog.setContentView(R.layout.sub_dialog);

                Button btnClose=(Button)subDialog.findViewById(R.id.button);
                btnClose.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
                    @Override
                    public void onClick(View v) {
                        EditText editText=(EditText)subDialog.findViewById(R.id.editText);
                        Log.i("HelloDialog","Input:"+editText.getText() );
                        subDialog.cancel();
                    }
                });
                subDialog.show();
            }
        });
    }
}

範例碼有關於View的ID可能會與範例碼的ID不同請依據layout的命名來修改。在"btnOpenDialog"就是Activity用來開啟Dialog的按鈕，為它設定"Click"事件，在"Click"事件中，會看到開啟Dialog的過程，setTitle()可以設定Title的顯示名稱，似乎不能省略，setCancelable()設為false表示當使用者點擊Dialog是窗外的範圍時"不會"關閉Dialog，接著會看使用"subDialog"來執行findViewById()，而不是直接用activity的findViewById()，這裡要注意!然後設定關閉按鈕的Click"事件，這裡會再關閉前列印輸入text的內容後執行"subDialog.cancel()"，這道命令會真正的關閉Dialog，在將事件都設定完後可以看到"subDialog.show()"，這道命令會開啟Dialog，完成的結果如下圖

執行結果

參考資料

Open a custom dialog after click a button Android

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在Android實現多個按鍵同時按壓

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前言

  由於繪圖引擎跨到Android時是全螢幕狀態，加上考慮接合Android的事件如Click、Touch...等，這時多了個麻煩，要如何輸入Debug的命令?在PC不論是Window或Linux都有Console視窗，但Android卻沒有，所以目前想到的是在螢幕的左上與右下新增隱形的按鈕，當同時壓下時會出現UI可以輸入命令。這次只記錄同時按壓的部分，在此做個紀錄。

內容

  先在Android studio裡開一個"Empty activity"的專案，開完後到Layout裡新增2個TextView，如下圖

在Layout新增按鍵

按鍵是用TextView，而不是Button，因為TextView當裡面的text是空值時就可以變成隱形的按鈕，範例為了演示而未清空。要注意圖中右邊的ID與對其都要調整，ID的部分為textView1與textView2，而對齊分別為左上與右下。

  調整為Layout後，接著就來偵測同按壓時，範例如下

import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.TextView;
import android.util.Log;
import java.util.Date;
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private long time1=0;
    private long time2=0;
    private void CheckMultiClick(){
        long delTime=time1-time2;
        if(delTime < 0)
            delTime*=-1;
        //
        if(delTime<1000){
            Log.i("MultiClick","Double click!");
        }
    }
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        TextView tv1=(TextView)findViewById(R.id.textView1);
        TextView tv2=(TextView)findViewById(R.id.textView2);
        //
        tv1.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                time1=(new Date() ).getTime();
                CheckMultiClick();
            }
        });
        //
        tv2.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                time2=(new Date() ).getTime();
                CheckMultiClick();
            }
        });
    }
}

範例中，先分別為TextView上OnClick事件，可以看到當Clcik發生時會記錄"time"，而這個"time"的意義可以參考Java日期時間(Date/Time)，紀錄完後喚起"CheckMultiClick()"，裡面很簡單，將兩個"time"的差做檢查是否小於1000，這裡的時間差代表兩個"time"差幾毫秒(milliSecs)，所以1000代表差1秒就發生同時按壓。

參考資料

Java日期時間(Date/Time)

從OpenGL跨到OpenGLES的心得

從OpenGL跨到OpenGLES的心得

前言

  最近將C++的繪圖引擎跨到Android，PC端使用的是OpenGL4.6，Android端使用的是OpenGLES3.2，目前只完成初步的測試，就是只能用基本的Shader畫三角形。這次我做了個挑戰，由於手機有支援OpenGLES3.2，所以直接跨到OpenGLES3.2，果不其然碰到了不少問題，這裡做個紀錄。

內容

  從OpenGL跨到OpenGLES的差異這裡分成"Context的差異"與"API的差異"兩部分。Context的差異是必然的，因為PC端的OpenGL為Windows與Linux分別準備了WGL與GLX，自然也別期望android平台可以用一樣的方法，而API的差異部分比想像來的少，透過docs.gl可以查詢OpenGL與OpenGLES的差異。

  Context的差異的部分主要有兩大問題，"執行序(Thread)的問題"與"視窗可能被銷毀的問題"，執行序(Thread)的問題主要是因為OpenGL與OpenGLES的Context都會認執行序，也就是用哪個執行序創建Context就只能用該執行序來執行繪圖，這個規則在PC時問題不大，但在Android時會有麻煩，由於Android的Activity不提供類似main()的Function，所以要自己做一個執行序(Thread)來當作main()，這時候就可能發生創建Context與繪圖的執行序(Thread)不是同一個，而且不幸的是這件事情發生時不會有任何的報錯!只會得到一個黑畫面而已，一定要確保創建Context、執行繪圖與銷毀Context都是用C++創建的執行序(Thread)，接合Android的Activity的事件只能用來通知有事件發生，不能執行任何EGL與OpenGLES的API。視窗可能被銷毀的問題是Android跟Windows與Linux很大的不同，在Windows與Linux把視窗縮到最小是將視窗Hide的意思，但Android很不一樣，當進入休眠或跳出程式時，都會去銷毀視窗!還記得EGL創建Context時用的eglMakeCurrent()嗎?裡面的Surface參數會在進入休眠或跳出程式時失效，所以必須要對該事件做處理，處理的流程可以參考Android 前后台切换与OpenGL(EGL)创建销毁的周期，裡面有個ResetSurface()可以在事件發生時喚起。

  API的差異部分如下:
1.不支援glDepth()，請用glDepthf()來替代
2.不支援GL_TEXTURE_1D，如果需要1D的Texture請用2D替代
3.不支援glMapBuffer()，寫UBO的話請用glBufferSubData()替代
4.GLSL編譯的時候請將"#version 300 es"放在最開頭
5.Extension不互通，如在OpenGL判斷是否支援UBO可以透過Extension檢查，OpenGLES則是版本來決定(OpenGLES3以後就支援)

前4點都還好很容易克服，第五點就比較頭痛了，必須知道各個版本的規格，只能用經驗來克服了。

  最後再說個關於include的問題，如果查詢Android NDK Native APIs時會發現以下畫面

OpenGLES3.2的include

這個include是錯的!如果去NDK把"GLES3/gl3ext.h"打開的話，就會發現這個Header是個只有註解的空檔案，正確的include如下

#include "GLES3/gl32.h"
#include "GLES2/gl2.ext.h"

雖然看起來有些奇怪，但如果不這麼做的話，會沒辦法創建壓縮格式的Texture，如ASTC、PVR...等，因為Marco都定義在"GLES2/gl2ext.h"，由於OpenGLES目前只有跨到Andoird，不知這是不是OpenGLES的標準用法，只能日後再確認了。

參考資料

Android NDK Native APIs
docs.gl
Android 前后台切换与OpenGL(EGL)创建销毁的周期

在Android studio裡設定NDK

在Android studio裡設定NDK

前言

  最近打算讓C++的引擎支援Android，所以就安裝許久沒用的Android studio，裝完後發現NDK的用法跟我以前的用法差很多，所以想說可以換回以前的"ndk-build.cmd"嗎?答案是可以的，設定的過程不太好記，所以在此做個紀錄。

內容

  在設定NDK的第一步驟是安裝NDK，Android studio本來就有整合，只是預設不會裝。首先打開SDK Manager，如下圖

打開SDK Manager

接著選取安裝NDK，如下圖

安裝NDK

安裝完後請重新開啟Android studio。

  下一個步驟是設定External Tools，這裡會新增兩個工具，一個是javah，另一個是ndk-build。
打開設定，如下圖

打開設定

接著到External Tools新增工具，如下圖

External Tools新增工具

新增"javah"，如下圖

新增"javah"

Program的參數

$JDKPath$\bin\javah.exe

Arguments的參數

-classpath "$Classpath$;" -d $ModuleFileDir$\src\main\jni $FileClass$

Working Directory的參數

$ModuleFileDir$\src\main\java\

接著新增ndk-build"，如下圖

新增"ndk-build"

Program的參數

C:\Users\hosee\AppData\Local\Android\Sdk\ndk-bundle\ndk-build.cmd

Working Directory的參數

$ModuleFileDir$\src\main\

Program的參數的參數因為沒marcro，所以是個絕對位置，其實就是NDK的安裝位置，如果不要用Android studio裡的NDK，
可以把這裡的位置改掉。
接著設定打開專案結構，如下

打開專案結構

接著設定JDK，使用Android studio裡面的JDK，如下圖

設定JDK

設定的部分到此結束，接著是在專案中使用NDK。

  開一個新專案後，在gradle.properties新增以下

android.useDeprecatedNdk=true

如圖

修改gradle.properties

然後在build.gradle新增以下

ndk {
  moduleName "HelloNDK"
  ldLibs "android"
}
sourceSets.main {
  jni.srcDirs = []
  jniLibs.srcDir "src/main/libs"
}

如圖

修改build.gradle

修改完後，再來是新增jni的資料夾，如下圖

新增jni資料夾

新增後會跳出"New Android Component"，直接Finish即可，如下圖

"New Android Component"視窗

  在專案的Activity裡新增以下

    static {
        System.loadLibrary("HelloNDK");
    }

    public static native String nativeHello();

如圖

新增NDK介面

介面加完後，使用"javah"來新增header檔。

  接著在jni資料夾新增source檔，檔案內容如下

#include "string.h"
#include "jni.h"
#include "com_example_hosee_hellondk_MainActivity.h"
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hosee_hellondk_MainActivity_nativeHello(JNI* pEnv,jclass jObj)
{
  return (pEnv)->NewStringUTF("Hello NDK!");
}

操作如圖

新增source檔

  接著在jni資料夾新增"Android.mk"，內容如下

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := HelloNDK
LOCAL_SRC_FILES := com_example_hosee_hellondk_MainActivity.cpp
LOCAL_LDLIBS += -landroid
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

操作如圖

新增"Android.mk"

  接著在jni資料夾新增"Application.mk"，內容如下

APP_PLATFORM := android-15
APP_MODULES := HelloNDK
APP_ABI := all

操作如圖

新增"Application.mk"

  接著使用ndk-build產生so檔，如下圖

使用ndk-build產生so檔

最後在專案的Activity新增以下

TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.TestTextView);
tv.setText(nativeHello() );

操作如圖

使用NDK的Function

這裡要注意TextView的ID要先去Layout裡面加完，加完後就可以使用了。

參考資料

超级简单的Android Studio jni 实现(无需命令行)