Sử dụng Bộ phát triển gốc Android với Bazel

Nếu bạn mới sử dụng Bazel, vui lòng bắt đầu với hướng dẫn Xây dựng Android bằng Bazel.

Tổng quan

Bazel có thể chạy ở nhiều cấu hình bản dựng, trong đó có một số cấu hình sử dụng chuỗi công cụ Android Native Development Kit (NDK). Tức là các quy tắc cc_library và cc_binary thông thường có thể được biên dịch trực tiếp cho Android trong Bazel. Bazel thực hiện việc này bằng cách sử dụng quy tắc kho lưu trữ android_ndk_repository.

Điều kiện tiên quyết

Hãy đảm bảo rằng bạn đã cài đặt SDK và NDK Android.

Để thiết lập SDK và NDK, hãy thêm đoạn mã sau vào WORKSPACE:

android_sdk_repository(
    name = "androidsdk", # Required. Name *must* be "androidsdk".
    path = "/path/to/sdk", # Optional. Can be omitted if `ANDROID_HOME` environment variable is set.
)

android_ndk_repository(
    name = "androidndk", # Required. Name *must* be "androidndk".
    path = "/path/to/ndk", # Optional. Can be omitted if `ANDROID_NDK_HOME` environment variable is set.
)

Để biết thêm thông tin về quy tắc android_ndk_repository, hãy xem mục Tạo bách khoa toàn thư.

Bắt đầu nhanh

Để tạo C++ cho Android, bạn chỉ cần thêm các phần phụ thuộc cc_library vào quy tắc android_binary hoặc android_library.

Ví dụ: với tệp BUILD sau đây cho một ứng dụng Android:

# In <project>/app/src/main/BUILD.bazel

cc_library(
    name = "jni_lib",
    srcs = ["cpp/native-lib.cpp"],
)

android_library(
    name = "lib",
    srcs = ["java/com/example/android/bazel/MainActivity.java"],
    resource_files = glob(["res/**/*"]),
    custom_package = "com.example.android.bazel",
    manifest = "LibraryManifest.xml",
    deps = [":jni_lib"],
)

android_binary(
    name = "app",
    deps = [":lib"],
    manifest = "AndroidManifest.xml",
)

Tệp BUILD này dẫn đến biểu đồ mục tiêu sau:

Kết quả mẫu

Hình 1. Xây dựng biểu đồ của dự án Android bằng các phần phụ thuộc cc_library.

Để tạo ứng dụng, bạn chỉ cần chạy:

bazel build //app/src/main:app

Lệnh bazel build biên dịch các tệp Java, tệp tài nguyên Android và các quy tắc cc_library, đồng thời đóng gói mọi thứ thành một tệp APK:

$ zipinfo -1 bazel-bin/app/src/main/app.apk
nativedeps
lib/armeabi-v7a/libapp.so
classes.dex
AndroidManifest.xml
...
res/...
...
META-INF/CERT.SF
META-INF/CERT.RSA
META-INF/MANIFEST.MF

Bazel biên dịch tất cả thư viện cc_library thành một tệp đối tượng dùng chung (.so), được nhắm mục tiêu cho ABI armeabi-v7a theo mặc định. Để thay đổi chế độ này hoặc bản dựng cho nhiều ABI cùng lúc, hãy xem phần định cấu hình ABI mục tiêu.

Thiết lập mẫu

Ví dụ này có trong kho lưu trữ mẫu Bazel.

Trong tệp BUILD.bazel, 3 mục tiêu được xác định bằng các quy tắc android_binary, android_library và cc_library.

Mục tiêu cấp cao nhất của android_binary sẽ tạo APK.

Mục tiêu cc_library chứa một tệp nguồn C++ duy nhất có hoạt động triển khai hàm JNI:

#include <jni.h>
#include <string>

extern "C"
JNIEXPORT jstring

JNICALL
Java_com_example_android_bazel_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv *env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

Mục tiêu android_library chỉ định các nguồn Java, tệp tài nguyên và phần phụ thuộc vào mục tiêu cc_library. Trong ví dụ này, MainActivity.java tải tệp đối tượng dùng chung libapp.so và xác định chữ ký phương thức cho hàm JNI:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

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

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
       // ...
    }

    public native String stringFromJNI();

}

Định cấu hình STL

Để định cấu hình C++ STL, hãy sử dụng cờ --android_crosstool_top.

bazel build //:app --android_crosstool_top=target label

Các STL có sẵn trong @androidndk là:

STL Nhãn mục tiêu
STLport @androidndk//:toolchain-stlport
libc++ @androidndk//:toolchain-libcpp
thần lùn @androidndk//:toolchain-gnu-libstdcpp

Đối với phiên bản r16 trở xuống, STL mặc định là gnustl. Đối với phiên bản r17 trở lên, giá trị này là libc++. Để thuận tiện, @androidndk//:default_crosstool mục tiêu được đặt bí danh là các STL mặc định tương ứng.

Xin lưu ý rằng từ phiên bản r18 trở đi, STLport và gnustl sẽ bị xoá, biến libc++ thành STL duy nhất trong NDK.

Hãy xem tài liệu về NDK để biết thêm thông tin về các STL này.

Định cấu hình ABI đích

Để định cấu hình ABI mục tiêu, hãy sử dụng cờ --fat_apk_cpu như sau:

bazel build //:app --fat_apk_cpu=comma-separated list of ABIs

Theo mặc định, Bazel tạo mã Android gốc cho armeabi-v7a. Để tạo bản dựng cho x86 (chẳng hạn như dành cho trình mô phỏng), hãy truyền --fat_apk_cpu=x86. Để tạo một tệp APK lớn cho nhiều kiến trúc, bạn có thể chỉ định nhiều CPU: --fat_apk_cpu=armeabi-v7a,x86.

Nếu bạn chỉ định nhiều ABI, Bazel sẽ tạo một APK chứa đối tượng dùng chung cho mỗi ABI.

Tuỳ thuộc vào bản sửa đổi NDK và cấp độ API Android, bạn có thể sử dụng các ABI sau:

Bản sửa đổi NDK ABI
16 trở xuống armeabi, armeabi-v7a, arm64-v8a, mips, mips64, x86, x86_64
17 trở lên armeabi-v7a, arm64-v8a, x86, x86_64

Hãy xem tài liệu về NDK để biết thêm thông tin về các ABI này.

Bạn không nên sử dụng tệp APK nhiều ABI cho bản phát hành vì chúng làm tăng kích thước của tệp APK, nhưng có thể hữu ích cho hoạt động phát triển và bản dựng đảm bảo chất lượng.

Chọn một tiêu chuẩn C++

Sử dụng các cờ sau để xây dựng theo tiêu chuẩn C++:

Tiêu chuẩn C++ Cờ
C++98 Mặc định, không cần gắn cờ
C++11 --cxxopt=-std=c++11
C++14 --cxxopt=-std=c++14

Ví dụ:

bazel build //:app --cxxopt=-std=c++11

Đọc thêm về cách truyền cờ trình biên dịch và trình liên kết bằng --cxxopt, --copt và --linkopt trong Hướng dẫn sử dụng.

Bạn cũng có thể chỉ định cờ trình biên dịch và trình liên kết làm các thuộc tính trong cc_library bằng cách sử dụng copts và linkopts. Ví dụ:

cc_library(
    name = "jni_lib",
    srcs = ["cpp/native-lib.cpp"],
    copts = ["-std=c++11"],
    linkopts = ["-ldl"], # link against libdl
)

Tích hợp với các nền tảng và chuỗi công cụ

Mô hình cấu hình của Bazel đang hướng tới nền tảng và chuỗi công cụ. Nếu bản dựng của bạn sử dụng cờ --platforms để chọn cấu trúc hoặc hệ điều hành cần xây dựng, thì bạn sẽ cần truyền cờ --extra_toolchains sang Bazel để sử dụng NDK.

Ví dụ: để tích hợp với chuỗi công cụ android_arm64_cgo do các quy tắc Go cung cấp, hãy truyền --extra_toolchains=@androidndk//:all cùng với cờ --platforms.

bazel build //my/cc:lib \
  --platforms=@io_bazel_rules_go//go/toolchain:android_arm64_cgo \
  --extra_toolchains=@androidndk//:all

Bạn cũng có thể đăng ký trực tiếp trong tệp WORKSPACE:

android_ndk_repository(name = "androidndk")
register_toolchains("@androidndk//:all")

Việc đăng ký các chuỗi công cụ này sẽ yêu cầu Bazel tìm các chuỗi công cụ này trong tệp BUILD của NDK (dành cho NDK 20) khi giải quyết các quy tắc ràng buộc về kiến trúc và hệ điều hành:

toolchain(
  name = "x86-clang8.0.7-libcpp_toolchain",
  toolchain_type = "@bazel_tools//tools/cpp:toolchain_type",
  target_compatible_with = [
      "@platforms//os:android",
      "@platforms//cpu:x86_32",
  ],
  toolchain = "@androidndk//:x86-clang8.0.7-libcpp",
)

toolchain(
  name = "x86_64-clang8.0.7-libcpp_toolchain",
  toolchain_type = "@bazel_tools//tools/cpp:toolchain_type",
  target_compatible_with = [
      "@platforms//os:android",
      "@platforms//cpu:x86_64",
  ],
  toolchain = "@androidndk//:x86_64-clang8.0.7-libcpp",
)

toolchain(
  name = "arm-linux-androideabi-clang8.0.7-v7a-libcpp_toolchain",
  toolchain_type = "@bazel_tools//tools/cpp:toolchain_type",
  target_compatible_with = [
      "@platforms//os:android",
      "@platforms//cpu:arm",
  ],
  toolchain = "@androidndk//:arm-linux-androideabi-clang8.0.7-v7a-libcpp",
)

toolchain(
  name = "aarch64-linux-android-clang8.0.7-libcpp_toolchain",
  toolchain_type = "@bazel_tools//tools/cpp:toolchain_type",
  target_compatible_with = [
      "@platforms//os:android",
      "@platforms//cpu:aarch64",
  ],
  toolchain = "@androidndk//:aarch64-linux-android-clang8.0.7-libcpp",
)

Cách hoạt động: giới thiệu quá trình chuyển đổi cấu hình Android

Quy tắc android_binary có thể yêu cầu Bazel tạo các phần phụ thuộc một cách rõ ràng trong một cấu hình tương thích với Android để bản dựng Bazel chỉ hoạt động mà không cần bất kỳ cờ đặc biệt nào, ngoại trừ --fat_apk_cpu và --android_crosstool_top cho cấu hình ABI và STL.

Trên thực tế, cấu hình tự động này sử dụng các lượt chuyển đổi cấu hình của Android.

Một quy tắc tương thích, chẳng hạn như android_binary, tự động thay đổi cấu hình của các phần phụ thuộc thành cấu hình Android, vì vậy, chỉ các cây con dành riêng cho Android của bản dựng bị ảnh hưởng. Các phần khác của biểu đồ bản dựng được xử lý bằng cách sử dụng cấu hình mục tiêu cấp cao nhất. Thậm chí, phương thức này có thể xử lý một mục tiêu duy nhất trong cả hai cấu hình, nếu có các đường dẫn thông qua biểu đồ bản dựng để hỗ trợ điều đó.

Sau khi Bazel ở trong cấu hình tương thích với Android, được chỉ định ở cấp cao nhất hoặc do điểm chuyển đổi cấp cao hơn, các điểm chuyển đổi bổ sung gặp phải sẽ không sửa đổi thêm cấu hình.

Vị trí tích hợp duy nhất kích hoạt quá trình chuyển đổi sang cấu hình Android là thuộc tính deps của android_binary.

Ví dụ: nếu cố gắng tạo mục tiêu android_library bằng phần phụ thuộc cc_library mà không có cờ nào, bạn có thể gặp lỗi về tiêu đề JNI bị thiếu:

ERROR: project/app/src/main/BUILD.bazel:16:1: C++ compilation of rule '//app/src/main:jni_lib' failed (Exit 1)
app/src/main/cpp/native-lib.cpp:1:10: fatal error: 'jni.h' file not found
#include <jni.h>
         ^~~~~~~
1 error generated.
Target //app/src/main:lib failed to build
Use --verbose_failures to see the command lines of failed build steps.

Lý tưởng nhất là những quá trình chuyển đổi tự động này sẽ giúp Bazel thực hiện đúng ý mình trong hầu hết trường hợp. Tuy nhiên, nếu mục tiêu trên dòng lệnh Bazel đã thấp hơn bất kỳ quy tắc chuyển đổi nào trong số này, chẳng hạn như nhà phát triển C++ kiểm thử một cc_library cụ thể, thì bạn phải dùng --crosstool_top tuỳ chỉnh.

Tạo cc_library cho Android mà không cần sử dụng android_binary

Để tạo một cc_binary hoặc cc_library độc lập cho Android mà không cần sử dụng android_binary, hãy sử dụng cờ --crosstool_top, --cpu và --host_crosstool_top.

Ví dụ:

bazel build //my/cc/jni:target \
      --crosstool_top=@androidndk//:default_crosstool \
      --cpu=<abi> \
      --host_crosstool_top=@bazel_tools//tools/cpp:toolchain

Trong ví dụ này, các mục tiêu cc_library và cc_binary cấp cao nhất được tạo bằng chuỗi công cụ NDK. Tuy nhiên, điều này khiến các công cụ lưu trữ của riêng Bazel được xây dựng bằng chuỗi công cụ NDK (và do đó dành cho Android), vì chuỗi công cụ máy chủ lưu trữ được sao chép từ chuỗi công cụ mục tiêu. Để giải quyết vấn đề này, hãy chỉ định giá trị của --host_crosstool_top là @bazel_tools//tools/cpp:toolchain để thiết lập chuỗi công cụ C++ của máy chủ một cách rõ ràng.

Với phương pháp này, toàn bộ cây bản dựng sẽ bị ảnh hưởng.

Bạn có thể đặt những cờ này vào cấu hình bazelrc (một cờ cho mỗi ABI) trong project/.bazelrc:

common:android_x86 --crosstool_top=@androidndk//:default_crosstool
common:android_x86 --cpu=x86
common:android_x86 --host_crosstool_top=@bazel_tools//tools/cpp:toolchain

common:android_armeabi-v7a --crosstool_top=@androidndk//:default_crosstool
common:android_armeabi-v7a --cpu=armeabi-v7a
common:android_armeabi-v7a --host_crosstool_top=@bazel_tools//tools/cpp:toolchain

# In general
common:android_<abi> --crosstool_top=@androidndk//:default_crosstool
common:android_<abi> --cpu=<abi>
common:android_<abi> --host_crosstool_top=@bazel_tools//tools/cpp:toolchain

Sau đó, để tạo cc_library cho x86, ví dụ: hãy chạy:

bazel build //my/cc/jni:target --config=android_x86

Nhìn chung, hãy sử dụng phương thức này cho các mục tiêu cấp thấp (như cc_library) hoặc khi bạn biết chính xác bạn đang xây dựng gì; hãy dựa vào quá trình chuyển đổi cấu hình tự động từ android_binary cho các mục tiêu cấp cao mà bạn đang muốn tạo nhiều mục tiêu mà bạn không kiểm soát.