0. 前言
前几天啊，在公众号发了一篇文章《优化ApK大小之ABI Filters 和 APK split》，评论区收到了一些留言说，文章讲得不够深入，关于系统是如何选择不同abi下的so库的？当前APP该如何适配？该去掉哪些该保留哪些？都存在一些疑问。
因此，决定亲自更文一篇，系统地讲一下关于Android CPU架构方面的一些东西，以及结合大厂APP如微信、支付宝、淘宝等APP的适配情况，分析我们开发APP中该如何适配。本文涉及以下几个问题：
- 什么是ABI？
- ABI有何作用？
- 目前大厂APP是如何适配不同的CPU架构的？
- ABI 是如何工作的？
- 我们自己的APP中该如何适配？
- ABI split-性能+兼容全都要
本篇文章中，就一一为你解答这些疑问。
1. 什么是ABI?
ABI是英文Application Binary Interface的缩写，及应用二进制接口。
不同Android设备，使用的CPU架构可能不同，因此支持不同的指令集。CPU 与指令集的每种组合都有其自己的应用二进制界面（或 ABI）,ABI非常精确地定义了应用程序的机器代码应如何在运行时与系统交互。您必须为要与您的应用程序一起使用的每种CPU架构指定一个ABI（Application Binary Interface）。
ABI 包含以下信息：
- 可使用的 CPU 指令集（和扩展指令集）。
- 运行时内存存储和加载的字节顺序。Android 始终是 little-endian。
- 在应用和系统之间传递数据的规范（包括对齐限制），以及系统调用函数时如何使用堆栈和寄存器。
- 可执行二进制文件（例如程序和共享库）的格式，以及它们支持的内容类型。Android 始终使用 ELF。
- 如何重整 C++ 名称。
Android目前支持以下7种ABIs:
mips, mips64, X86, X86–64, arm64-v8a, armeabi, armeabi-v7a
2. ABI有何作用？
当我们想要在项目中使用 native（C/C++） 类库,我们必须对要支持的处理器架构提供对应编译包。每个处理器架构需要我们提供一个或多个包含native代码的.so文件。
默认情况下，为了使APP有更好的兼容性，我们使用Android Studio 或者命令打包时，会默认支持所有的架构，但相应的APK size 会疯狂的增大。对于用户来说，目标设备只需要其中一个版本，但当用户下载APK时，会全部下载（对用户来说相当的不友好）。
怎么办呢？abifilters 为我们提供了解决方案,abifilters为我们提供了选择适配指定CPU架构的能力，只需要在app下的build.gradle添加如下配置：
android {
defaultConfig {
ndk {
abiFilters 'arm64-v8a', 'x86_64'
}
}
}
你可能看了上面的这些文字，还不能理解abi的作用，那么我们就用一个简单的例子来说明一下。
2.1 举例说明ABI的作用
首先，我们创建一个最简单的Hello world应用，只有一个Activity和一个启动图标。我们看以下打出来的apk:
没有任何的原生库使用，大小为2.1MB，现在我们为它添加多ABI原生库支持，我们在项目中集成Realm，然后打包。
看到没，apk大小从2.1MB猛增加到11.2MB,多了一个原生so库的文件夹，大小为8.8MB，我们来看一下它的详细信息：
如上图所示，Realm为5种CPU架构生成了.so库，分别是mips、x86、x86_64、arm64-v8a、armeabi-v7a。增加了8.8MB包的大小。但是这不是我们想要的，我们只想要适配我们指定的的CPU架构，因此，我们需要在gralde.build中添加abifilters配置来完成我们想要的效果：
android {
compileSdkVersion 28 // 编译sdk版本
defaultConfig {
applicationId "com.example.zhouwei.helloworld"
minSdkVersion 15
targetSdkVersion 28
versionCode 1
versionName "1.0"
testInstrumentationRunner "android.support.test.runner.AndroidJUnitRunner"
// 适配指定CPU架构
ndk {
abiFilters 'arm64-v8a', 'x86_64'
}
}
}
效果如下：
可以看到，只生成了我们指定CPU架构的so文件，包的大小也减少了5.3MB。
这时候，你可能会有一个疑问，Android 共支持7种CPU架构，那么，我们在实际项目中该适配哪些CPU架构能保证最好的兼容，同时又最大限度的减少APK的大小？
在回答这个问题之前，我们不妨看一下这些顶级巨头公司，他们是是如何适配的。
3. 目前大厂APP是如何适配不同的CPU架构的？
首先，我们下载一些大厂的APK，看一下他们的适配情况，这里我分析了微信、手机QQ、支付宝和淘宝这4个APP的适配情况：
可以看到，微信适配的是arm64-v8a(微信应该是最近才适配到arm64-v8a,以前是armeabi),支付宝和手Q适配的是armwabi，淘宝适配的是armwabi-v7a。各个APP适配的平台不太一样，但是他们有一个共同点，那就是它们只指定了一个平台。
等等，上面这些APP只适配了一中CPU架构，比如只适配了armwabi-v7a,那如果APP装在其他架构的手机上，如arm64-v8a上，会蹦吗？
要弄清楚这个问题，我们得先搞清楚，ABI是如何工作的。
ABI是如何工作的呢？
官方文档解释如下：
Android 系统在运行时知道它支持哪些 ABI，因为版本特定的系统属性会指示：
- 设备的主要 ABI，与系统映像本身使用的机器代码对应。
- （可选）与系统映像也支持的其他 ABI 对应的辅助 ABI。
此机制确保系统在安装时从软件包提取最佳机器代码。
为实现最佳性能，应直接针对主要 ABI 进行编译。例如，基于 ARMv5TE 的典型设备只会定义主 ABI：armeabi。相反，基于 ARMv7 的典型设备将主 ABI 定义为 armeabi-v7a，并将辅助 ABI 定义为 armeabi，因为它可以运行为每个 ABI 生成的应用原生二进制文件。
64 位设备也支持其 32 位变体。以 arm64-v8a 设备为例，该设备也可以运行 armeabi 和 armeabi-v7a 代码。但请注意，如果应用以 arm64-v8a 为目标，而非依赖于运行 armeabi-v7a 版应用的设备，则应用在 64 位设备上的性能要好得多。
许多基于 x86 的设备也可运行 armeabi-v7a 和 armeabi NDK 二进制文件。对于这些设备，主 ABI 将是 x86，辅助 ABI 是 armeabi-v7a。
上面这一段是不是有点看蒙了，这里我来简单解释以下。总的来说，就是一个Android设备可以支持多种ABI,设备主ABI和辅助ABI,以arm64-v8a为主ABI的设备，辅助ABI为armeabi-v7a和armeabi，以armeabi-v7a为主ABI的设备，辅助ABI为armeabi。
另外，x86 架构的手机都会包含由 Intel 提供的称为 Houdini 的指令集动态转码工具，实现对 arm .so 的兼容，也就是说有适配armeabi平台的APP是可以跑在x86手机上的。
3.1 主辅助ABI具体适配流程
前面说了ABI的工作原理，一个Android设备支持主辅ABI,那么他们具体是如何工作的呢？我们以arm64-v8a架构的手机为例：
对于一个cpu是arm64-v8a架构的手机，它运行app时，进入jnilibs去读取库文件时，先看有没有arm64-v8a文件夹，如果没有该文件夹，去找armeabi-v7a文件夹，如果没有，再去找armeabi文件夹，如果连这个文件夹也没有，就抛出异常；
如果有arm64-v8a文件夹，那么就去找特定名称的.so文件，注意：如果没有找到想要的.so文件，不会再往下（armeabi-v7a文件夹）找了，而是直接抛出异常。
Exception:Java.lang.UnsatisfiedLinkError: dlopen failed: library “/***.so” not found
特别需要注意的情况是在命中了文件夹，而未命中so文件这种情况：
比如命中了
arm64-v8a文件夹，没有找到需要的so文件，就不会再往下（armeabi-v7a文件夹）找了，而是直接抛出异常。如果你的项目用到了第三方依赖，如果只保留一个ABI的时候，建议在Build中加入ndk.abiFilters
例如：第三方aar文件，如果这个sdk对abi的支持比较全，可能会包含armeabi、armeabi-v7a、x86、arm64-v8a、x86_64五种abi，而你应用的其它so只支持armeabi、armeabi-v7a、x86三种，直接引用sdk的aar，会自动编译出支持5种abi的包。但是应用的其它so缺少对其它两种abi的支持，那么如果应用运行于arm64-v8a、x86_64为首选abi的设备上时，就会==crash==了哦。
因此，我们需要在我们的app中配置 abiFilter 配置，来避免一些未知的错误。
defaultConfig {
ndk {
abiFilters "armeabi"// 指定ndk需要兼容的ABI(这样其他依赖包里x86,armeabi,arm-v8之类的so会被过滤掉)
}
}
3.2 Android 7种CPU架构在当前市场的占有率
arm64-v8a: 目前主流版本armeabi-v7a: 一些老旧的手机x86 / x86_64: x86 架构的手机都会包含由 Intel 提供的称为 Houdini 的指令集动态转码工具，实现对 arm .so 的兼容，再考虑 x86 1% 以下的市场占有率，x86 相关的两个 .so 也是可以忽略的armeabi/mips / mips64: NDK 以前支持 ARMv5 (armeabi) 以及 32 位和 64 位 MIPS，但 NDK r17 已不再支持，极少用于手机可以忽。
目前手机市场上，x86 / x86_64/armeabi/mips / mips6 的架构，基本可以不不考虑了，它们的占有量应很少很少了，arm64-v8a作为最新一代架构，应该是目前的主流，armeabi-v7a只存在少部分老旧手机。
我试着在Google上查找，具体的市场占有数据，但没找到，但是从国民级应用微信只适配arm64-v8a就可以看出，arm64-v8a是目前的主流，并且还有一点，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。
4. 我们项目中该如何适配呢？
这里就可以回答前面的两个问题了。
Q1：只适配了armwabi-v7a,那如果APP装在其他架构的手机上，如arm64-v8a上，会蹦吗？
A: 不会，但是反过来会。
因为armwabi-v7a和arm64-v8a会向下兼容：
- 只适配
armeabi的APP可以跑在armeabi,x86,x86_64,armwabi-v7a,arm64-v8上 - 只适配
armwabi-v7a可以运行在armwabi-v7a和arm64-v8a - 只适配
arm64-v8a可以运行在arm64-v8a上
那我们该如何适配呢？给出如下几个方案：
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）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
方案二：只适配 armwabi-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
这三种方案都是可以的，现在的大厂APP适配中，这三种都有，大部分是前2种方案。具体选哪一种就看自己的考量了，以性能换兼容就arm64-v8,以兼容换性能armeabi,二者稍微平衡一点的就armwabi-v7a。
目前来说，大多数的大厂APP用的都是armeabi或armwabi-v7a，只有像微信这种牛逼的APP,为了追求性能和用户体验，放弃了少部分设备，这也说得通吧，毕竟微信也不在乎苍蝇那点肉。
5.番外篇-性能+兼容能否兼得？
其实到上一小节，本文就该结束了，但总感觉优点意犹未尽，除了适配所有全部CPU架构外，就特么不能性能和兼容同时兼得吗？其实Google早有考虑。也是可以实现的那就是 abi split，分包，实现也很简单，在gradle 中添加如下配置：
android {
...
splits {
// Configures multiple APKs based on ABI.
abi {
// Enables building multiple APKs per ABI.
enable true
// By default all ABIs are included, so use reset() and include to specify that we only
// want APKs for x86 and x86_64.
// Resets the list of ABIs that Gradle should create APKs for to none.
reset()
// Specifies a list of ABIs that Gradle should create APKs for.
include "x86", "x86_64", "arm64-v8a", "armeabi", "armeabi-v7a"
// Specifies that we do not want to also generate a universal APK that includes all ABIs.
universalApk false
}
}
}
然后，就能为每个CPU架构单独打一个APK，该apk 中就只包含一个平台，如下：
这样，又能保证性能，又能不额外增加APK的大小，同时又又很完美的兼容，因为可以为所有架构都单独打一个包，一举多得。
同时，Google Play 支持上传多个APK:
这样，就能根据不同的CPU架构，下载不同的包啦！
但是，但是，但是，很遗憾，国内的应用商店目前还不支持！
参考文章
- https://www.diycode.cc/topics/691
- https://developer.android.com/ndk/guides/abis
- https://android.jlelse.eu/controlling-apk-size-when-using-native-libraries-45c6c0e5b70a
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