Menggunakan Android Native Development Kit dengan Bazel

Jika Anda baru menggunakan Bazel, harap mulai dengan tutorial Membangun Android dengan Bazel.

Ringkasan

Bazel dapat berjalan dalam berbagai konfigurasi build, termasuk beberapa konfigurasi yang menggunakan toolchain Android Native Development Kit (NDK). Artinya, aturan cc_library dan cc_binary normal dapat dikompilasi untuk Android langsung dalam Bazel. Bazel melakukannya dengan menggunakan aturan repositori android_ndk_repository.

Prasyarat

Pastikan Anda telah menginstal Android SDK dan NDK.

Untuk menyiapkan SDK dan NDK, tambahkan cuplikan berikut ke WORKSPACE Anda:

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.
)

Untuk mengetahui informasi selengkapnya tentang aturan android_ndk_repository, lihat entri Ensiklopedia Build.

Jika Anda menggunakan Android NDK versi terbaru (r22 dan yang lebih baru), gunakan implementasi Starlark dari android_ndk_repository. Ikuti petunjuk dalam README-nya.

Mulai cepat

Untuk mem-build C++ untuk Android, cukup tambahkan dependensi cc_library ke aturan android_binary atau android_library Anda.

Misalnya, dengan file BUILD berikut untuk aplikasi 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",
)

File BUILD ini akan menghasilkan grafik target berikut:

Gambar 1. Grafik build project Android dengan dependensi cc_library.

Untuk mem-build aplikasi, cukup jalankan:

bazel build //app/src/main:app

Perintah bazel build mengompilasi file Java, file resource Android, dan aturan cc_library, serta mengemas semuanya ke dalam 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 mengompilasi semua cc_library ke dalam satu file objek bersama (.so), yang ditargetkan untuk ABI armeabi-v7a secara default. Untuk mengubahnya atau mem-build untuk beberapa ABI secara bersamaan, lihat bagian tentang mengonfigurasi ABI target.

Contoh penyiapan

Contoh ini tersedia di repositori contoh Bazel.

Dalam file BUILD.bazel, tiga target ditentukan dengan aturan android_binary, android_library, dan cc_library.

Target tingkat atas android_binary mem-build APK.

Target cc_library berisi satu file sumber C++ dengan implementasi fungsi 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());
}

Target android_library menentukan sumber Java, file resource, dan dependensi pada target cc_library. Untuk contoh ini, MainActivity.java memuat file objek bersama libapp.so, dan menentukan tanda tangan metode untuk fungsi JNI:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

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

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

    public native String stringFromJNI();

}

Mengonfigurasi STL

Untuk mengonfigurasi C++ STL, gunakan flag --android_crosstool_top.

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

STL yang tersedia di @androidndk adalah:

Untuk r16 dan yang lebih lama, STL default adalah gnustl. Untuk r17 dan yang lebih baru, STL default adalah libc++. Untuk memudahkan, target @androidndk//:default_crosstool diberi alias ke STL default masing-masing.

Perhatikan bahwa mulai r18, STLport dan gnustl akan dihapus, sehingga libc++ menjadi satu-satunya STL di NDK.

Lihat dokumentasi NDK untuk mengetahui informasi selengkapnya tentang STL ini.

Mengonfigurasi ABI target

Untuk mengonfigurasi ABI target, gunakan flag --fat_apk_cpu sebagai berikut:

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

Secara default, Bazel mem-build kode Android native untuk armeabi-v7a. Untuk mem-build untuk x86 (seperti untuk emulator), teruskan --fat_apk_cpu=x86. Untuk membuat APK fat untuk beberapa arsitektur, Anda dapat menentukan beberapa CPU: --fat_apk_cpu=armeabi-v7a,x86.

Jika lebih dari satu ABI ditentukan, Bazel akan mem-build APK yang berisi objek bersama untuk setiap ABI.

Bergantung pada revisi NDK dan level API Android, ABI berikut tersedia:

Lihat dokumen NDK untuk mengetahui informasi selengkapnya tentang ABI ini.

APK Fat Multi-ABI tidak direkomendasikan untuk build rilis karena meningkatkan ukuran APK, tetapi dapat berguna untuk build pengembangan dan QA.

Memilih standar C++

Gunakan flag berikut untuk mem-build sesuai dengan standar C++:

Contoh:

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

Baca lebih lanjut tentang meneruskan flag compiler dan linker dengan --cxxopt, --copt, dan --linkopt di Panduan Pengguna.

Flag compiler dan linker juga dapat ditentukan sebagai atribut di cc_library menggunakan copts dan linkopts. Contoh:

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

Integrasi dengan platform dan toolchain

Model konfigurasi Bazel bergerak menuju platform dan toolchain. Jika build Anda menggunakan flag --platforms untuk memilih arsitektur atau sistem operasi yang akan di-build, Anda harus meneruskan flag --extra_toolchains ke Bazel agar dapat menggunakan NDK.

Misalnya, untuk berintegrasi dengan toolchain android_arm64_cgo yang disediakan oleh aturan Go, teruskan --extra_toolchains=@androidndk//:all selain flag --platforms.

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

Anda juga dapat mendaftarkannya langsung di file WORKSPACE:

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

Mendaftarkan toolchain ini akan memberi tahu Bazel untuk mencarinya di file BUILD NDK (untuk NDK 20) saat menyelesaikan batasan arsitektur dan sistem operasi:

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",
)

Cara kerjanya: memperkenalkan transisi konfigurasi Android

Aturan android_binary dapat secara eksplisit meminta Bazel untuk mem-build dependensinya dalam konfigurasi yang kompatibel dengan Android sehingga build Bazel langsung berfungsi tanpa flag khusus, kecuali --fat_apk_cpu dan --android_crosstool_top untuk konfigurasi ABI dan STL.

Di balik layar, konfigurasi otomatis ini menggunakan transisi konfigurasi Android configuration transitions.

Aturan yang kompatibel, seperti android_binary, secara otomatis mengubah konfigurasi dependensinya ke konfigurasi Android, sehingga hanya subpohon build khusus Android yang terpengaruh. Bagian lain dari grafik build diproses menggunakan konfigurasi target tingkat atas. Bahkan, konfigurasi ini dapat memproses satu target dalam kedua konfigurasi, jika ada jalur melalui grafik build untuk mendukungnya.

Setelah Bazel berada dalam konfigurasi yang kompatibel dengan Android, baik yang ditentukan di tingkat atas maupun karena titik transisi tingkat yang lebih tinggi, titik transisi tambahan yang ditemui tidak akan mengubah konfigurasi lebih lanjut.

Satu-satunya lokasi bawaan yang memicu transisi ke konfigurasi Android adalah atribut deps android_binary.

Misalnya, jika Anda mencoba mem-build target android_library dengan dependensi cc_library tanpa flag apa pun, Anda mungkin mengalami error tentang header JNI yang tidak ada:

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.

Idealnya, transisi otomatis ini akan membuat Bazel melakukan hal yang benar dalam sebagian besar kasus. Namun, jika target pada command line Bazel sudah berada di bawah salah satu aturan transisi ini, seperti developer C++ yang menguji cc_library tertentu, --crosstool_top kustom harus digunakan.

Mem-build cc_library untuk Android tanpa menggunakan android_binary

Untuk mem-build cc_binary atau cc_library mandiri untuk Android tanpa menggunakan android_binary, gunakan flag --crosstool_top, --cpu, dan --host_crosstool_top.

Contoh:

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

Dalam contoh ini, target cc_library dan cc_binary tingkat atas di-build menggunakan toolchain NDK. Namun, hal ini menyebabkan alat host Bazel sendiri di-build dengan toolchain NDK (dan dengan demikian untuk Android), karena toolchain host disalin dari toolchain target. Untuk mengatasi hal ini, tentukan nilai --host_crosstool_top menjadi @bazel_tools//tools/cpp:toolchain untuk menetapkan toolchain C++ host secara eksplisit.

Dengan pendekatan ini, seluruh pohon build akan terpengaruh.

Flag ini dapat dimasukkan ke dalam konfigurasi bazelrc (satu untuk setiap ABI), di 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

Kemudian, untuk mem-build cc_library untuk x86, misalnya, jalankan:

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

Secara umum, gunakan metode ini untuk target tingkat rendah (seperti cc_library) atau saat Anda mengetahui dengan pasti apa yang Anda build; mengandalkan transisi konfigurasi otomatis dari android_binary untuk target tingkat tinggi saat Anda berharap untuk mem-build banyak target yang tidak Anda kontrol.