Fork me on GitHub

CMake 中的静态连接和动态链接

6 - Android 打包编译, 6.1 - 文件分析 本文总阅读量次

作者: 朕小猫与GPT4

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
project(DualVectorFoil)

# 先设置 Assimp 配置项，禁用测试、样例和文档生成
set(ASSIMP_BUILD_TESTS OFF CACHE BOOL "" FORCE)
set(ASSIMP_BUILD_SAMPLES OFF CACHE BOOL "" FORCE)
set(ASSIMP_BUILD_DOCS OFF CACHE BOOL "" FORCE)

# 添加 Assimp 目录和包含目录
add_subdirectory(${CMAKE_SOURCE_DIR}/Assimp)
include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/Assimp/include)

# 定义库文件 DualVectorFoilLib
add_library(
        DualVectorFoilLib      # 库名称
        SHARED                 # 库类型
        # 你的源文件列表，示例：src/main/cpp/你的文件.cpp
)

# 链接必要的库
target_link_libraries(
        DualVectorFoilLib
        assimp                 # Assimp 库
        android                # Android 系统库
        EGL                    # OpenGL 库
        GLESv2                 # OpenGL ES 2.0
        m                      # 数学库
        z                      # 压缩库
        atomic                 # 原子操作库
)

Q: 这样写完之后，apk 安装包中有两个so文件 libDualVectorFoilLib 和 libassimp，都占用 14m，但其实，libDualVectorFoilLib 中包含的就是libassimp，不应该再占用这么大体积

A: 为了减少 APK 中的体积，你可以将 libassimp 静态链接到 DualVectorFoilLib 中，这样只会生成一个包含 assimp 的 libDualVectorFoilLib.so 文件，而不会包含独立的 libassimp.so 文件。这种方式可以避免重复打包和减小 APK 的体积。具体修改如下：

修改 CMakeLists.txt 配置，将 assimp 静态链接

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
project(DualVectorFoil)

# 先设置 Assimp 配置项，禁用测试、样例和文档生成
set(ASSIMP_BUILD_TESTS OFF CACHE BOOL "" FORCE)
set(ASSIMP_BUILD_SAMPLES OFF CACHE BOOL "" FORCE)
set(ASSIMP_BUILD_DOCS OFF CACHE BOOL "" FORCE)
set(BUILD_SHARED_LIBS OFF)  # 禁用 Assimp 的动态库生成，改为静态库

# 添加 Assimp 目录和包含目录
add_subdirectory(${CMAKE_SOURCE_DIR}/Assimp)
include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/Assimp/include)

# 定义库文件 DualVectorFoilLib
add_library(
        DualVectorFoilLib      # 库名称
        SHARED                 # 库类型
        # 你的源文件列表，示例：src/main/cpp/你的文件.cpp
)

# 链接必要的库
target_link_libraries(
        DualVectorFoilLib
        assimp                 # 静态链接 Assimp 库
        android                # Android 系统库
        EGL                    # OpenGL 库
        GLESv2                 # OpenGL ES 2.0
        m                      # 数学库
        z                      # 压缩库
        atomic                 # 原子操作库
)

解释

  1. **禁用 BUILD_SHARED_LIBS**：将 BUILD_SHARED_LIBS 设置为 OFF，使 Assimp 以静态库（.a 文件）形式生成，这样 Assimp 将不会生成独立的 .so 文件，而是将代码直接打包到 libDualVectorFoilLib.so 中。

  2. **静态链接 assimp**：在 target_link_libraries 中链接 assimp，这会将 Assimp 的代码直接合并进 libDualVectorFoilLib.so，避免生成和打包独立的 libassimp.so。

  3. 结果：这样可以减小 APK 体积，因为不再包含重复的库文件。

之后重新构建项目，确保 APK 中只包含 libDualVectorFoilLib.so 文件，不再包含 libassimp.so 文件。

Q: 为什么改成静态连接之后小了好多

A: 改成静态链接之后 APK 大小减少，主要原因在于静态链接和动态链接的工作原理不同，以及 Android 应用打包时如何处理库文件：

  1. 避免重复加载的冗余文件：动态链接时，libassimp.so 作为独立的动态库被单独打包，并在运行时加载。而静态链接则将 libassimp 的代码直接整合到 libDualVectorFoilLib.so 中，避免了多余的 .so 文件。因此，只生成一个完整的 .so 文件，而不是两个重复的文件，节省了空间。

  2. 优化与裁剪：静态链接时，链接器会自动去除 Assimp 库中未使用的代码，只保留 DualVectorFoilLib 需要的部分。这意味着生成的 libDualVectorFoilLib.so 体积更小，因为一些多余的功能不会被包含进去。而动态链接时，通常整个库都被打包，即使项目不使用 Assimp 的所有功能，APK 也会包含整个库的内容。

  3. 减少符号表与动态加载信息：动态库需要额外的符号表和动态加载信息，以便在运行时进行地址解析和符号加载。静态链接的 .so 文件则不需要这些额外的信息，因此最终生成的文件会更小。

  4. 加载性能提升：除了体积减小，静态链接也会带来性能上的提升，因为它省去了动态加载库时的解析步骤，在某些场景下可以略微缩短应用启动时间。

通过静态链接，代码体积优化和去重工作会更加有效，因此可以显著减小 APK 大小。

Q: 如果我只想引入 assimp 不想引入 libDualVectorFoilLib.so 怎么处理

A: 如果只想引入 assimp 库，不需要 libDualVectorFoilLib.so，可以直接在 CMake 中只构建 assimp，而不创建其他自定义的 .so 库文件。这样可以实现只生成 libassimp.so，并确保它在你的 APK 中被正确引用。以下是可以实现的步骤：

  1. 直接构建 Assimp 并禁用其他库的生成：
    只需要 assimp，无需自定义的库文件，可以移除自定义库的定义，只保留对 assimp 的配置与编译。

  2. 修改 CMakeLists.txt：

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
    project(DualVectorFoil)

    # 配置 Assimp：禁用测试、样例和文档生成
    set(ASSIMP_BUILD_TESTS OFF CACHE BOOL "" FORCE)
    set(ASSIMP_BUILD_SAMPLES OFF CACHE BOOL "" FORCE)
    set(ASSIMP_BUILD_DOCS OFF CACHE BOOL "" FORCE)

    # 添加 Assimp 目录并包含头文件
    add_subdirectory(${CMAKE_SOURCE_DIR}/Assimp)
    include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/Assimp/include)

    # Assimp 将自动生成 libassimp.so，无需自定义其他库

  3. **在 build.gradle 中指定加载 libassimp.so**：
    在你的 Android 项目中确保在 Java 或 Kotlin 代码中正确加载 libassimp.so，例如：

    1
    System.loadLibrary("assimp")

  4. **检查并确保只有 libassimp.so**：
    构建 APK 后，检查生成的 APK 文件，确认只有 libassimp.so 被打包，而没有 libDualVectorFoilLib.so。

这样配置后，APK 中只会包含 libassimp.so，并且该库可以直接使用，不再生成不必要的库文件。

Q: So 文件的 Raw File Size 和 Download Size 分别是什么?

A: 在 APK 文件的打包和发布过程中，文件会经历压缩处理，这使得 APK 下载包的体积通常小于安装后在设备上实际占用的空间。在 Android Studio 中，APK Analyzer 工具展示了两个关键指标来帮助我们理解这些差异：

  1. Raw File Size（原始文件大小）：这是文件在 APK 解压后，在设备上占用的实际存储空间大小。在您提供的截图中，libassimpd.so 的原始文件大小为 14.4 MB，表示安装到设备后它会占用 14.4 MB 的空间。

  2. Download Size（下载大小）：这是 APK 包含的文件在压缩后的大小。由于 APK 打包时会对文件进行压缩，libassimpd.so 的压缩后下载大小仅为 3.4 MB。这个值表示用户在下载 APK 包时实际需要传输的数据量。

总结来说：

  • Raw File Size 是文件在设备上解压后的实际存储空间需求。
  • Download Size 是文件在 APK 压缩包中的大小，直接影响 APK 的下载体积。

因此，虽然下载 APK 时 libassimpd.so 只占 3.4 MB，但安装后在设备上会占用 14.4 MB 的存储空间。

Q: So 文件是怎么实现从14M压缩到3.4M的

A: so 文件（共享库文件）的大小可以大幅度缩小，主要是因为 Android APK 打包过程中应用了压缩算法。以下是一些关键原因和过程：

1. ZIP 压缩

APK 文件本质上是一个 ZIP 文件，打包时会对资源文件和库文件应用 ZIP 压缩。共享库文件（so 文件）通常包含大量重复数据和空白区域，这些内容在 ZIP 压缩时能够被有效地缩减。因此，像 libassimpd.so 这种大型的二进制文件，通过 ZIP 压缩可以大幅度减小体积。

2. 二进制格式的高压缩率

so 文件是二进制格式，包含大量的结构化数据和代码段。这些二进制数据在结构上非常紧密，包含许多重复的模式和数据块，非常适合被压缩算法处理。常用的压缩算法（例如 DEFLATE）能够识别这些模式，减少冗余，从而将文件压缩到较小的尺寸。

3. 去除无用数据

一些调试信息和符号信息在生成 so 文件时可能会被包含在内，但是在发布 APK 时通常会将这些调试符号信息剥离。这会进一步减少 so 文件的体积，尤其在压缩之后，对这些无用数据的移除效果显著。

4. 压缩前未使用的代码和数据区域

so 文件可能包含一些预留的数据段或对齐填充，这些部分在压缩后也会被进一步缩小。比如对齐填充区域在压缩时几乎不会占用空间，从而进一步减小了整体体积。

示例总结

在您的示例中，libassimpd.so 原始文件大小为 14.4 MB，而在 APK 中压缩后的下载大小是 3.4 MB。这种大幅缩小主要得益于 ZIP 压缩的高效性，以及 so 文件的二进制结构带来的高压缩比。

总结

APK 中的 so 文件能够实现从 14 MB 压缩到 3.4 MB，主要是由于以下原因：

  • ZIP 压缩算法的高效性
  • 二进制文件的结构适合压缩
  • 发布时剥离调试符号信息
  • 未使用的数据和对齐填充在压缩后基本不占空间

这些因素共同作用，使得 so 文件在安装包中的大小远小于其解压后的原始大小。

6 - Android 打包编译, 6.1 - 文件分析