Qt android 淺析
來源 https://zhuanlan.zhihu.com/p/36798160
Qt5支持編寫Android應用。
典型main：
int main(int argc, char *argv[]) { QApplication a(argc, argv); MainWindow w; w.show(); return a.exec(); } 這會在Android設備上顯示一個空白窗口。
但是：
- 問題1，
main函數“沖突”。我們知道Android進程源於zygote的fork，作為進程入口的函數main早就執行過了，那么上述代碼這中Qt的入口函數main又何時怎么被執行的呢？ - 問題2，Android activity的生命周期是如何轉化為qt的生命周期的？
- 問題3，qt主線程和Android主線程的關系是什么樣的？
以下基於Qt 5.10.1分析（源碼參考https://github.com/qt/qtbase/releases/tag/v5.10.1）。
helloworld工程分析
在qtcreator新建一個helloworld的工程，編譯后，在qt的build目錄下，可以看到目錄結構：
- android_build/
- libhelloworld.so
- main.o
- mainwindow.o
.o文件顯然對應各個cpp文件，so文件是.o文件的“集合”。android-build的目錄經過簡單的查看，可以知道是一個gradle組織的android工程。
所以qt的Android支持，簡單看就是將我們寫的qt代碼生成so文件，並通過自動生成的Android模板工程來最終生成一個apk文件。
看下android_build中的build.gradle：
…… sourceSets { main { manifest.srcFile 'AndroidManifest.xml' java.srcDirs = [qt5AndroidDir + '/src', 'src', 'java'] aidl.srcDirs = [qt5AndroidDir + '/src', 'src', 'aidl'] res.srcDirs = [qt5AndroidDir + '/res', 'res'] resources.srcDirs = ['src'] renderscript.srcDirs = ['src'] assets.srcDirs = ['assets'] jniLibs.srcDirs = ['libs'] } } …… build.gradle中通過sourceSets調整了com.android.application插件的默認源碼、資源路徑。
主要引入了qt5AndroidDir目錄下的src、aidl和res。
qt5AndroidDir定義在gradle.properties：
qt5AndroidDir=/Users/xxxx/Qt5.10.1/5.10.1/android_armv7/src/android/java 一般指向qt安裝目錄中的android_armv7/src/android/java.
看下libs目錄:
libs
├── QtAndroid-bundled.jar
└── armeabi-v7a
├── gdbserver
├── libQt5Core.so
├── libQt5Gui.so
├── libQt5Widgets.so
├── libgdbserver.so
├── libgnustl_shared.so
├── libhelloworld.so
├── libplugins_imageformats_libqgif.so
├── libplugins_imageformats_libqicns.so
├── libplugins_imageformats_libqico.so
├── libplugins_imageformats_libqjpeg.so
├── libplugins_imageformats_libqtga.so
├── libplugins_imageformats_libqtiff.so
├── libplugins_imageformats_libqwbmp.so
├── libplugins_imageformats_libqwebp.so
├── libplugins_platforms_android_libqtforandroid.so
└── libplugins_styles_libqandroidstyle.so
qt運行所需的幾個核心so拷貝被拷貝到了libs目錄下，這樣就會被打包到最終的apk中。還引入了一個QtAndroid-bundled.jar依賴。
總結
- qt編寫的代碼會生成為一個動態庫，以工程名命名
- qt生成Android應用的策略是借助了一個模板工程
- 不難猜測，qt應用的運行模式是，通過模板工程生成的Android應用，以native調用方式執行qt代碼
啟動流程
上節分析可知，Android代碼主導了整個進程的運行。那么尋找Qt應用入口就從Android代碼入手。
Android應用入口一般是Application，模板工程android-build中，QtApplication繼承了Applicaiton，但是瀏覽一遍並沒有發現加載libhelloworld.so的地方，先略過。
Application加載后會會執行“主Activity”，也就是<intent-filter>指定有category.LAUNCHER的那個Activity，在模板工程中是QtActivity。
這樣，主Activity的onCreate就不亞於第二入口:
@Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); onCreateHook(savedInstanceState); }onCreateHook
protected void onCreateHook(Bundle savedInstanceState) { m_loader.APPLICATION_PARAMETERS = APPLICATION_PARAMETERS; m_loader.ENVIRONMENT_VARIABLES = ENVIRONMENT_VARIABLES; m_loader.QT_ANDROID_THEMES = QT_ANDROID_THEMES; m_loader.QT_ANDROID_DEFAULT_THEME = QT_ANDROID_DEFAULT_THEME; m_loader.onCreate(savedInstanceState); }這里看到的m_loader是類QtActivityLoader
Loader
QtActivityLoader.create:
…… m_displayDensity = m_activity.getResources().getDisplayMetrics().densityDpi; ENVIRONMENT_VARIABLES += "\tQT_ANDROID_THEME=" + QT_ANDROID_DEFAULT_THEME + "/\tQT_ANDROID_THEME_DISPLAY_DPI=" + m_displayDensity + "\t"; if (null == m_activity.getLastNonConfigurationInstance()) {//代碼分析看應該總是null，可能是預留的功能吧 if (m_contextInfo.metaData.containsKey("android.app.background_running") && m_contextInfo.metaData.getBoolean("android.app.background_running")) { ENVIRONMENT_VARIABLES += "QT_BLOCK_EVENT_LOOPS_WHEN_SUSPENDED=0\t"; } else { ENVIRONMENT_VARIABLES += "QT_BLOCK_EVENT_LOOPS_WHEN_SUSPENDED=1\t"; } if (m_contextInfo.metaData.containsKey("android.app.auto_screen_scale_factor") && m_contextInfo.metaData.getBoolean("android.app.auto_screen_scale_factor")) { ENVIRONMENT_VARIABLES += "QT_AUTO_SCREEN_SCALE_FACTOR=1\t"; } startApp(true);//上面大部分只是在設置ENVIRONMENT_VARIABLES，這里是關鍵 }找到一個親切的函數——startApp:
//查AndroidManifest.xml，易得， <meta-data android:name="android.app.use_local_qt_libs" android:value="1"/> if (m_contextInfo.metaData.containsKey("android.app.use_local_qt_libs") && m_contextInfo.metaData.getInt("android.app.use_local_qt_libs") == 1) { ……//根據AndroidManifest和ENVIRONMENT_VARIABLES的值來配置loaderParams，此處省略一萬字 //這里調用loaderClassName()設置LOADER_CLASS_NAME，對於QtActivityLoader是org.qtproject.qt5.android.QtActivityDelegate(loaderClassName()函數的名字取得不准確，個人更趨向於叫delegaterClassName()) loaderParams.putString(LOADER_CLASS_NAME_KEY, loaderClassName()); loadApplication(loaderParams); return; } //如果不使用本地qt庫，則綁定ministro的服務，並且在綁定后會啟動下載流程 if (!m_context.bindService(new Intent(org.kde.necessitas.ministro.IMinistro.class.getCanonicalName()), m_ministroConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE)) { throw new SecurityException(""); }startApp處理了是否需要ministro介入Qt啟動流程的事，ministro可以不在應用中嵌入qt庫，而是在運行的時候去下載必要庫。QtCreator創建的工程生成的apk是自帶qt庫的，讀者可以忽略ministro.
最后startApp調用了loadApplication——加載Qt庫並運行：
…… //這里上文分析了，加載到的是類是：org.qtproject.qt5.android.QtActivityDelegate Class<?> loaderClass = classLoader.loadClass(loaderParams.getString(LOADER_CLASS_NAME_KEY)); // load QtLoader class Object qtLoader = loaderClass.newInstance(); // create an instance //反射調用loadApplication Method prepareAppMethod = qtLoader.getClass().getMethod("loadApplication", contextClassName(), ClassLoader.class, Bundle.class); if (!(Boolean)prepareAppMethod.invoke(qtLoader, m_context, classLoader, loaderParams)) throw new Exception(""); QtApplication.setQtContextDelegate(m_delegateClass, qtLoader); //這里會加載libhelloworld.so，以及它依賴的其他庫，如libQt5Core.so等 if (libName != null) System.loadLibrary(libName); //反射調用startApplication Method startAppMethod=qtLoader.getClass().getMethod("startApplication"); if (!(Boolean)startAppMethod.invoke(qtLoader)) throw new Exception("");這里涉及qt Android封裝中一個重要的類——delegate。對於QtActivity而言是QtActivityDelegate.
到此為止，接觸了QtActivity， QtActivityLoader ， QtActivityDeleagate，這3個類是其Android封裝中很重要的類，注意梳理3個類間關系。
startApp主要工作是找到loaderClass（成為delegate更合適），然后調用它的loadApplication和startApplication.
Delegate
loadApplication主要用來讀取loadParams，並設置一些全局值，不是本文重點，不深入分析。
startApplication是重頭戲：
//qtbase-5.10.1/src/android/jar/src/org/qtproject/qt5/android/QtActivityDelegate.java public boolean startApplication() { …… if (null == m_surfaces) onCreate(null); …… } public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { …… //創建一個名字是startApplication的“回調” startApplication = new Runnable() { @Override public void run() { try { String nativeLibraryDir = QtNativeLibrariesDir.nativeLibrariesDir(m_activity); //調用QtNative.startApplication QtNative.startApplication(m_applicationParameters, m_environmentVariables, m_mainLib, nativeLibraryDir); m_started = true; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); m_activity.finish(); } } }; //創建一個布局，startApplication回調將在QtLayout.onSizeChanged重載中調用 m_layout = new QtLayout(m_activity, startApplication);//QtLayout extends ViewGroup …… //設置為ContentView m_activity.setContentView(m_layout, new ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT, ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT)); …… }QtActivityDelegate的startApplication調用了自己的onCreate，onCreate中主要是創建一個QtLayout，作為contentView，並在QtLayout onSizeChanged的時候調用局部變量startApplication指向的回調。然后啟動任務拋給了QtNative.startApplication.
QtNative.startApplication:
public static boolean startApplication(String params, String environment, String mainLibrary, String nativeLibraryDir) throws Exception{ synchronized (m_mainActivityMutex) { res = startQtAndroidPlugin(); …… startQtApplication(f.getAbsolutePath() + params, environment);//native startQtApplication m_started = true; } } public static native boolean startQtAndroidPlugin(); public static native void startQtApplication(String params, String env);調到了native方法，實現在qtbase-5.10.1/src/plugins/platforms/android/androidjnimain.cpp：
static jboolean startQtAndroidPlugin(JNIEnv* /*env*/, jobject /*object*//*, jobject applicationAssetManager*/) { m_androidPlatformIntegration = nullptr; m_androidAssetsFileEngineHandler = new AndroidAssetsFileEngineHandler(); return true; } static jboolean startQtApplication(JNIEnv *env, jobject /*object*/, jstring paramsString, jstring environmentString) { //通過dlopen+dlsym定位libhelloworld.so中的main函數，也就是qt代碼的main函數 m_mainLibraryHnd = dlopen(m_applicationParams.constFirst().data(), 0); if (Q_UNLIKELY(!m_mainLibraryHnd)) { qCritical() << "dlopen failed:" << dlerror(); return false; } m_main = (Main)dlsym(m_mainLibraryHnd, "main"); …… //創建線程調用startMainMethod jboolean res = pthread_create(&m_qtAppThread, nullptr, startMainMethod, nullptr) == 0; …… } static void *startMainMethod(void */*data*/) { …… int ret = m_main(m_applicationParams.length(), const_cast<char **>(params.data())); …… } 這里native代碼中的startQtApplication通過dlsym定位了qt代碼中的main函數，然后創建了一個線程來執行這個main函數的代碼（所以qt主線程，並不是Android的主線程）。而main函數，我們知道會一直執行QApplication.exec()直到退出。
至此，qt工程生成的libhelloworld.so開始執行main函數，開始表現得就像傳統的桌面qt應用一樣。
讓我們梳理下。
總結
- 主要的啟動流程是QtActivity.create -> QtActivityLoader.startApp -> QtActivityDelegate.startApplication -> QtNative.startApplicaiton
- qt的主線程並不是Android的主線程，二者相互獨立
- qt的
main函數並不是android應用中的入口函數，只是用作android代碼啟動qt代碼的調用入口（其實c語言中的main也有異曲同工之處） - AndroidManifest中留了很多“啟動”qt代碼的參數
退出流程
入口找到了，找下出口。
傳統qt應用，會在主窗口關閉后，事件循環結束，然后QApplication.exec()退出，主函數退出。
Android中qt創建的“窗口”實際上是Activity中的一塊Surface。而且我們知道Android Activity的生命周期onDestroy算是退出。但，也不盡然，因為onDestroy后，進程可以駐留后台等待系統喚起。
那么，qt的Android封裝是如何對接的？
先看其QtActivity的lauchMode：android:launchMode="singleTop"
singleTop，簡而言之：如果已經在棧頂，復用，否則，重新創建。這意味着，一旦QtActivity退到其他Activity后面，下次回到棧頂就需要重新創建。
所以onDestroy是一個很合理的“退出點”。這和之前的onCreate作為啟動入口正好在Android生命周期上是對應的。
onDestroy之前onStop會先觸發。
@Override protected void onStop() { super.onStop(); QtApplication.invokeDelegate();//?? } @Override protected void onDestroy() { super.onDestroy(); QtApplication.invokeDelegate();//?? } onStop和onDestropy都是一句QtApplication.invokeDelegate搞定，挺優雅的實現，不過對於分析流程而言有點障礙，我們先看下究竟invokeDelegate做了什么？
分析別人代碼，筆者喜歡猜流程。
比如這里，之前分析啟動流程的時候QtActivity是一個殼，調用QtActivityLoader幫忙加載libhelloworld.so，而真正的又處理發生在QtActivityDelegate.這和QtApplication.invokeDelegate應該不會只是名字上的巧合。
可以合理猜測QtApplication.invokeDelegate的任務是“優雅”地把QtActivity要做的事委托給QtActivityDelegate。
帶着這個猜測分析看看吧。
QtApplication.invokeDelegate
private static int stackDeep=-1; public static InvokeResult invokeDelegate(Object... args) { InvokeResult result = new InvokeResult(); if (m_delegateObject == null) return result; //通過調用棧查找要被代理的函數 StackTraceElement[] elements = Thread.currentThread().getStackTrace(); if (-1 == stackDeep) { for (int it=0;it<elements.length;it++) //activityClassName在QtLoader.loadApplication中被設置為QtActivity if (elements[it].getClassName().equals(activityClassName)) { stackDeep = it; break; } } if (-1 == stackDeep) return result; final String methodName=elements[stackDeep].getMethodName(); if (!m_delegateMethods.containsKey(methodName)) return result; //從m_delegateMethods表中查找要調用的函數，並執行 for (Method m : m_delegateMethods.get(methodName)) { if (m.getParameterTypes().length == args.length) { result.methodReturns = invokeDelegateMethod(m, args); result.invoked = true; return result; } } return result; }invokeDelegate根據被代理函數的名字，查表調用了代理函數。
看下m_delegateMethods的賦值：
//QtLoader.loadApplication中調用到：QtApplication.setQtContextDelegate(m_delegateClass, qtLoader); //m_delegateClass = QtActivity.class //qtLoader = new QtActivityDelegate public static void setQtContextDelegate(Class<?> clazz, Object listener) { m_delegateObject = listener;//代理類設為QtActivityDelegate activityClassName = clazz.getCanonicalName();//activityClassName設為QtActivity //反射獲取QtActivityDelegate的方法 ArrayList<Method> delegateMethods = new ArrayList<Method>(); for (Method m : listener.getClass().getMethods()) { if (m.getDeclaringClass().getName().startsWith("org.qtproject.qt5.android")) delegateMethods.add(m); } //反射獲取QtApplication的字段 ArrayList<Field> applicationFields = new ArrayList<Field>(); for (Field f : QtApplication.class.getFields()) { if (f.getDeclaringClass().getName().equals(QtApplication.class.getName())) applicationFields.add(f); } //關聯代理方法 //1. 關聯到m_delegateMethods表 //2. 關聯到QtApplication的字段，如Method onKeyUp for (Method delegateMethod : delegateMethods) { try { clazz.getDeclaredMethod(delegateMethod.getName(), delegateMethod.getParameterTypes()); //1. 關聯到m_delegateMethods表 if (QtApplication.m_delegateMethods.containsKey(delegateMethod.getName())) { QtApplication.m_delegateMethods.get(delegateMethod.getName()).add(delegateMethod); } else { ArrayList<Method> delegateSet = new ArrayList<Method>(); delegateSet.add(delegateMethod); QtApplication.m_delegateMethods.put(delegateMethod.getName(), delegateSet); } //2. 關聯到QtApplication的字段，如Method onKeyUp for (Field applicationField:applicationFields) { if (applicationField.getName().equals(delegateMethod.getName())) { try { applicationField.set(null, delegateMethod);