「游戏引擎Mojoc」(6)NDK替换android_native_app_glue的实现

董飞

2023-12-01

Android NDK开发native app官方提供了一个胶水层，android_native_app_glue，NDK的demo里给出了示例，如何使用胶水层开发native activity。

但我发现这个胶水层不好，过于复杂，过度封装，代码质量不高。于是经过研究，直接使用ANativeActivity的接口，重写一个自己的胶水层。

Mojoc里重写的层是NativeGlue.c，经过测试完全没有问题。本文将会介绍一下实现思路，完整的代码已经包含在Mojoc之中了。NativeGlue有以下几个特点：

直接使用ANativeActivity事件回调，放弃使用Looper的方案。
input.h和senor.h提供的接口中，必须使用Looper，所以还是会初始化一个Looper。
Looper使用回调函数模式。

首先，ANativeActivity提供的回调函数，我们全部挂载上，这里的事件属于主线程事件，来自于java代码回调。我们还是会自己启动一个线程，完全控制执行逻辑。

void ANativeActivity_OnCreate(ANativeActivity* activity, void* savedState, size_t savedStateSize)
{
    ALog_D("ANativeActivity_OnCreate Start");
    nativeActivity                                  = activity;

    activity->callbacks->onStart                    = OnStart;
    activity->callbacks->onResume                   = OnResume;
    activity->callbacks->onSaveInstanceState        = OnSaveInstanceState;
    activity->callbacks->onPause                    = OnPause;
    activity->callbacks->onStop                     = OnStop;
    activity->callbacks->onDestroy                  = OnDestroy;
    activity->callbacks->onWindowFocusChanged       = OnWindowFocusChanged;
    activity->callbacks->onNativeWindowCreated      = OnNativeWindowCreated;
    activity->callbacks->onNativeWindowResized      = OnNativeWindowResized;
    activity->callbacks->onNativeWindowRedrawNeeded = OnNativeWindowRedrawNeeded;
    activity->callbacks->onNativeWindowDestroyed    = OnNativeWindowDestroyed;
    activity->callbacks->onInputQueueCreated        = OnInputQueueCreated;
    activity->callbacks->onInputQueueDestroyed      = OnInputQueueDestroyed;
    activity->callbacks->onContentRectChanged       = OnContentRectChanged;
    activity->callbacks->onConfigurationChanged     = OnConfigurationChanged;
    activity->callbacks->onLowMemory                = OnLowMemory;

    AApplication->Init();

//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    AData->assetConfig = AConfiguration_new();
    AConfiguration_fromAssetManager(AData->assetConfig, activity->assetManager);

    pthread_t      thread[1];
    pthread_attr_t attr  [1];
    pthread_attr_init          (attr);
    pthread_attr_setdetachstate(attr,   PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    pthread_create             (thread, attr, ThreadRun, NULL);
    pthread_attr_destroy       (attr);
}

直接实现native代码的入口函数，注意这个函数名字可以在AndroidManifest.xml文件中配置。这个函数只会执行一遍在启动的时候，而后面的On开头的回调函数，会在游戏进入后台在切换回来的时候，不断反复的按照某个顺序被调用，通过日志测试即可知道具体的顺序。

这里，我们在最开始的时候，就启动一个线程直到应用销毁，只会启动一个。注意PTHREAD_CREATE_DETACHED属性的设置，我们这个线程结束回收资源，和调用线程没有依赖关系。

这个独立的线程，有几个工作需要完成。

这个线程要一直运行，并且可以由我们控制生命周期。并且需要在游戏进入后台时候阻塞，回来的时候恢复。
需要能够接受处理主线程事件回调。
能够接受和处理赖在input.h 和 senor.h 的输入输出事件以及重力感应事件。

下面是这个线程的代码。思路很简单，放弃了looper的方案，我们就是用switch case去处理主循环的事件。定义一系列和回调函数对应的事件类型。

而线程开头创建的Looper是为了配合事件处理的，不是我们自己需要使用的。可以看到，在这个线程里完全处理了Activity的生命周期，并且还有OpenGL和EGL相关的初始化工作，当然还有引擎的回调通知。

static void* ThreadRun(void* param)
{
    AData->looper = ALooper_prepare(0);

//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    while (true)
    {
        switch (AData->mainThreadCallback)
        {
            case MainThread_OnNull:
                // handle event
                ALooper_pollAll(0, NULL, NULL, NULL);

                // application main loop
                AApplication->Loop();

                // render buffer
                eglSwapBuffers(AData->display, AData->surface);
                continue;

            case MainThread_OnDestroy:
                // call in main thread
                AEGLTool->DestroyEGL(&AData->display, &AData->context, &AData->surface);
                AApplication->Destroy();
                return NULL;

            case MainThread_OnPause: // sometimes before resized
                // call in main thread
                AApplication->Pause();
                AData->mainThreadCallback = MainThread_OnWait;
                continue;

            case MainThread_OnResume:
                // call in main thread
                AApplication->Resume();
                AData->mainThreadCallback = MainThread_OnNull;
                break;

            case MainThread_OnFirstResized:
                // we need create EGL and use openGL in one thread
                // call in main thread
                AEGLTool->CreateEGL(AData->window, &AData->display, &AData->context, &AData->surface, &AData->config);

                // EGL_NATIVE_VISUAL_ID is an attribute of the EGLConfig that is
                // guaranteed to be accepted by ANativeWindow_SetBuffersGeometry()
                // As soon as we picked a EGLConfig, we can safely reconfigure the
                // ANativeWindow buffers to match, using EGL_NATIVE_VISUAL_ID
                eglGetConfigAttrib(AData->display, AData->config, EGL_NATIVE_VISUAL_ID, &AData->format);
                ANativeWindow_setBuffersGeometry(AData->window,  0, 0, AData->format);

                AApplication->GLReady
                (
                    ANativeWindow_getWidth (AData->window),
                    ANativeWindow_getHeight(AData->window)
                );

                AData->mainThreadCallback = MainThread_OnNull;
                break;

            case MainThread_OnResized:
                // call in main thread
                AEGLTool->ResetSurface(AData->window, AData->display, AData->context, AData->config, &AData->surface);
                ANativeWindow_setBuffersGeometry(AData->window, 0, 0, AData->format);
                AApplication->Resized(ANativeWindow_getWidth(AData->window), ANativeWindow_getHeight(AData->window));
                AData->mainThreadCallback = MainThread_OnNull;
                break;

            case MainThread_OnWait:
                break;
        }
    }

    return NULL;
}

这些case是自定义的枚举类型，是在主线程回调函数里设置的，主线程回调就是ANativeActivity挂载的那些On事件函数。

typedef volatile enum
{
    MainThread_OnNull,
    MainThread_OnWait,
    MainThread_OnResized,
    MainThread_OnPause,
    MainThread_OnResume,
    MainThread_OnFirstResized,
    MainThread_OnDestroy,
}
MainThreadCallback;

在游戏被切入后台的时候，就阻塞线程利用case到一个空的条件上，让循环空转。恢复只是简单切换case状态即可。这样主线程的事件被我们放到了我们自己的线程用处理，达到了使用Looper的效果。

在线程最开始的地方，我们初始化一个Looper以供input和senor使用。ALooper_pollAll(0, NULL, NULL, NULL)，每帧调用就是让Looper去处理input和senor的事件。

主线程的事件回调函数实现，就是简单的切换case的状态。代码就不贴了，Mojoc里都有。

这里需要注意的是，在OnNativeWindowResized回调中，我们区分了第一次调用和非第一次调用。因为我发现，resized事件总是在 CreateWindow之后。CreateWindow之后表示可以进行绘制，而在resized函数中拿到的window是最终不会变化的window，所以我建议绘制开始的代码应该放在resized里面，并不是create window时候。并且，区分第一次resized调用，是为了进行第一次初始化的工作，比如EGL的创建等等。这样就不必再游戏进入后台销毁，切换到前台在创建一遍EGL。

那么，还有事件处理如下：

static int LooperOnInputEvent(int fd, int events, void* data)
{
    AInputEvent* event;

    while (AInputQueue_getEvent(AData->inputQueue, &event) >= 0)
    {
        if (AInputQueue_preDispatchEvent(AData->inputQueue, event) == 0)
        {
            AInputQueue_finishEvent(AData->inputQueue, event, OnInputEvent(event));
        }
    }

    return 1;
}

AInputQueue_attachLooper(inputQueue, AData->looper, looper_id_input, LooperOnInputEvent, NULL)，这句话的调用，系统在回调里给了inputQueue，那么自己缓存的looper也有了。这里LooperOnInputEvent就是一个looper回调模式的使用。每次调用ALooper_pollAll这个，都会去检查looper是否有事件处理，如果有就会回调注册到looper的回调函数。

最后

Mojoc替换掉了android_native_app_glue胶水层，使用了自己的实现。在过程中，我发现了EGL的初始化和销毁问题，NDK的demo中，每次切换前后台的时候，都会去销毁在初始化。我发现这是没有必要的，因为切换系统仅仅是把window销毁了，没必要吧ELG的context display config等一起销毁，只需要重新构建surface即可。

「复杂源于混乱和未知，现实只有简单」

「游戏引擎Mojoc」(6)NDK替换android_native_app_glue的实现

最后

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