面试题十二：CPU架构适配需要注意哪些问题？

CPU架构适配需要注意哪些问题？

一、面试官视角：这道题想考察什么？

  • 是否有Native开发经验

  • 是否关注过CPU架构适配

  • 是否有过含Native代码的SDK开发的经历（包括如何为他人提供so库）

  • 是否针对CPU架构适配做过包体积优化

    涉及包含哪些CPU架构的so库，如果包含得多了话，那么包体积肯定很大，那针对这种情况有没有过类似的优化。

二、题目剖析

1、Native开发才会关注CPU架构

2、不同CPU架构之间的兼容性如何

首先看看CPU架构的指令兼容性，在Android开发过程中，大概能遇到的CPU架构如下所示：

【mips64、mips】、【x86_64、x86】、【arm64-v8a、armeabi-v7a、armeabi】，最常见的CPU架构是【arm64-v8a、armeabi-v7a、armeabi】，最不常见的就是【mips64、mips】，而且这两个CPU架构已经废弃了。

接下来我们看看它们的兼容性如何？

1、mips其实是可以放在mips64机器上跑的，所以mips64兼容mips。

2、x86其实是可以在x86_64机器上跑的，所以x86_64兼容x86。

3、armeabi-v7a其实是可以在arm64-v8a机器上跑的，所以arm64_v8a兼容armeabi-v7a。

4、armeabi其实是可以在x86_64、x86、arm64-v8a、armeabi-v7a机器上跑的，所以x86_64、x86、arm64-v8a、armeabi-v7a兼容armeabi。

综合所述，发现armeabi的兼容性最好！！！

最后举个例子：

项目中的libs目录下有以下so库：armeabi（libmath.so、libui.so）、armeabi-v7a（libmath.so、libui.so）、arm64-v8a（libmath.so、libui.so），那么在arm64-v8a的机器上Native库如何加载呢？

它会优先选择当前CPU对应的CPU架构目录下的so库，也就是会加载arm64-v8a（libmath.so、libui.so）目录下的so库，假设如果arm64-v8a架构的so库里面没有libui.so了，那么会发生什么问题呢？它还是会去arm64-v8a架构的so库里面找，但发现so库里没有libui.so，那么加载就会失败，那刚刚也说了armeabi和armeabi-v7a本身就兼容arm64-v8a，那为什么不去加载它们呢？这是因为CPU加载so库的时候就这么规定的，所以要提供so库就一定要提供一全套，要么就一个都不要提供，这样CPU就会去找它所兼容的so库。

兼容模式运行的一些问题：

1、兼容模式运行的Native库无法获得最优性能（所以x86的电脑上运行arm的虚拟机会很慢！）

2、兼容模式容易出现一些难以排查的内存问题

3、系统优先加载对应架构目录下的so库

3、so库太多如何优化Apk体积

  • 为App提供不同的CPU架构的Native库

    实际开发过程中，我们不可能提供所有CPU架构的so库，那就要考虑兼容，兼容性最好的当然就是armeabi了，那是不是我们就只需要提供这一套了呢？如果在性能不敏感且无运行时异常的情况下可以这么干。但目前市场上大部分的机器的CPU架构都已经是armeabi-v7a和arm64-v8a了，所以这个时候提供一套兼容性最好的so库就是armeabi-v7a了，所以我们要结合目标用户群体提供合适的架构。

    还有一个方案就是，我们只提供一个CPU架构目录，比如armeabi-v7a，把所需要的so库都扔到这一个目录里面，这样一来里面也可以提供arm64-v8a的so库等，这样的话，我们就可以动态根据当前的CPU架构去选择加载一些特定的so库，微信就是这么干的。

    那到底选择那种方案去提供so库呢？

    最好的办法就是通过线上监控问题，然后针对性提供Native库。

  • 动态加载Native库

    把非启动加载的库放到云端（CSD）上， 然后通过开关让用户选择是否需要加载，需要的话就从云端下发，不需要的话就拉到。

  • 优化so体积

    • 默认隐藏所有符号，只公开必要的（-fvisibility=hidden）
    • 禁用C++ Exception&RTTI（-fno-exception -fno-rtti）
    • 不要使用iostream，应优先使用Android Log
    • 使用gc-sections去除无用代码（类似于Java的混淆）
      • LOCAL_CFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections
      • LOCAL_LDFLAGS += -Wl,–gc-sections

  • 构建时分包（官方提供）

    根据CPU架构进行分包，每一个包里面只包含一种CPU架构，然后借助应用市场按CPU架构分发安装包。

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    splits {
        abi {
            enable true
            reset()
            include "armeabi-v7a"、"arm64-v8a"、"x86"、"x86_64"
            universalApk true
        }
    }

4、SDK开发者应当提供哪些so库

  • 尽量不在Native层开发，降低问题跟踪维护成本
  • 尽量优化Native库的体积，降低开发者的使用成本
  • 必须提供完整的CPU架构依赖

三、题目结论

  • 注意CPU架构指令兼容关系，以及兼容模式下的问题
  • 注意合理提供Native库，在性能与体积上取舍
  • 通过代码编写和编译的手段缩减Native库的体积
  • 通过动态下发的方式减小安装包的体积
  • SDK开发相比App开发者应当多关注的一些问题