Unity编译Android的原理解析和apk打包分析

最近由于想在Scene的脚本组件中,调用Android的Activity的相关接口,就需要弄明白Scene和Activity的实际对应关系,并对Unity调用Android的部分原理进行了研究。

本文主要探讨Scene和Activity之间的关系,以及Unity打包apk和Android studio打包apk的差别在什么地方?找到这种差别之后,可以怎么运用起来?

本文需要用到的工具:

  • Android反编译工具——apktool
  • Android studio自带的反编译功能

一、将Unity的Scene编译成apk,apk的程序入口会是什么?

  1. 新建一个Unity项目,创建一个Scene,将Unity工程编译打包成apk。
  2. 对编译出来的apk,利用apktool进行反编译:apktool d unityTest.apk
  3. 得到的AndroidManifest文件如下:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="no"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:installLocation="preferExternal" package="com.xfiction.p1" platformBuildVersionCode="25" platformBuildVersionName="7.1.1">
    <supports-screens android:anyDensity="true" android:largeScreens="true" android:normalScreens="true" android:smallScreens="true" android:xlargeScreens="true"/>
    <application android:banner="@drawable/app_banner" android:debuggable="false" android:icon="@drawable/app_icon" android:isGame="true" android:label="@string/app_name" android:theme="@style/UnityThemeSelector">
        <activity android:configChanges="locale|fontScale|keyboard|keyboardHidden|mcc|mnc|navigation|orientation|screenLayout|screenSize|smallestScreenSize|touchscreen|uiMode" android:label="@string/app_name" android:launchMode="singleTask" android:name="com.unity3d.player.UnityPlayerActivity" android:screenOrientation="fullSensor">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN"/>
                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER"/>
                <category android:name="android.intent.category.LEANBACK_LAUNCHER"/>
            </intent-filter>
            <meta-data android:name="unityplayer.UnityActivity" android:value="true"/>
        </activity>
    </application>
    <uses-feature android:glEsVersion="0x00020000"/>
    <uses-feature android:name="android.hardware.touchscreen" android:required="false"/>
    <uses-feature android:name="android.hardware.touchscreen.multitouch" android:required="false"/>
    <uses-feature android:name="android.hardware.touchscreen.multitouch.distinct" android:required="false"/>
</manifest>

由该AndroidManifest文件可知,系统仍然存在主Activity,名字为com.unity3d.player.UnityPlayerActivity。

言下之意,编译只包含Scene的Unity工程,打包成Android apk,会以com.unity3d.player.UnityPlayerActivity作为主程序入口,那么问题来了,Scene如何加载显示到这个UnityPlayerActivity呢?

二、UnityPlayerActivity如何加载Unity中的Scene?

2.1 UnityPlayerActivity

这个就要从UnityPlayerActivity源码入手了,Android工程中使用UnityPlayerActivity需要依赖到Unity的Android插件classes.jar(位于Unity安装目录,可以用everything软件查找查找得到),对其进行反编译得到UnityPlayerActivity的部分源码:

public class UnityPlayerActivity extends Activity {
    protected UnityPlayer mUnityPlayer;
    protected void onCreate(Bundle var1) {
        this.requestWindowFeature(1);
        super.onCreate(var1);
        this.getWindow().setFormat(2);
        this.mUnityPlayer = new UnityPlayer(this);
        this.setContentView(this.mUnityPlayer);
        this.mUnityPlayer.requestFocus();
    }
}

虽然经过混淆,看起来比较费劲,但从代码this.setContentView(this.mUnityPlayer)可以看出,最终的界面显示需要依赖到UnityPlayer的实例。 另外由于Google也做了一套Unity VR的SDK,与UnityPlayerActivity相对应的类,就是GoogleUnityActivity,下面也对它进行分析。

2.2 从GoogleUnityActivity.java再入手分析

GoogleUnityActivity是google推出的VR SDK中,用于实现Unity Activity的类,通过google查询其源码发现: 1. GoogleUnityActivity.java实际上的布局文件activity_main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent" >

    <FrameLayout
        android:id="@+id/android_view_container"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        android:background="@android:color/transparent" />
</FrameLayout>

布局文件中没有具体的内容,只包含一个FrameLayout布局。

2.重点看GoogleUnityActivity的onCreate函数

public class GoogleUnityActivity   extends Activity
    implements ActivityCompat.OnRequestPermissionsResultCallback {
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);

        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.activity_main);
setContentView(R.id.activity_main.xml)
        mUnityPlayer = new UnityPlayer(this);
        if (mUnityPlayer.getSettings().getBoolean("hide_status_bar", true)) {
            getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN,
                    WindowManager.LayoutParams.FLAG_FULLSCREEN);
        }

        ((ViewGroup) findViewById(android.R.id.content)).addView(mUnityPlayer.getView(), 0);
        mUnityPlayer.requestFocus();

  }
}

mUnityPlayer作为FrameLayoutView加入到view集合中进行显示,注意这里查找的id是android.R.id.content。根据官方对这个id的解释: android.R.id.content gives you the root element of a view, without having to know its actual name/type/ID. Check out Get root view from current activity

由此可见,GoogleUnityActivity的实现原理,是创建一个只包含FrameLayout的空的帧布局,随后通过addView将UnityPlayer中的View加载到GoogleUnityActivity中进行显示。

看起来跟UnityPlayerActivity有异曲同工之妙,两者牵涉的类都是UnityPlayer。

2.3.UnityPlayer究竟是一个什么类呢?

对classes.jar包进行反编译得到UnityPlayer的部分代码:

public class UnityPlayer extends FrameLayout implements com.unity3d.player.a.a {
    public static Activity currentActivity = null;
    public UnityPlayer(ContextWrapper var1) {
        super(var1);
        if(var1 instanceof Activity) {
            currentActivity = (Activity)var1;
        }
    }
    public View getView() {
           return this;
    }
    public static native void UnitySendMessage(String var0, String var1, String var2);
    private final native boolean nativeRender();

    public void onCameraFrame(final com.unity3d.player.a var1, final byte[] var2) {
        final int var3 = var1.a();
        final Size var4 = var1.b();
        this.a(new UnityPlayer.c((byte)0) {
            public final void a() {
            UnityPlayer.this.nativeVideoFrameCallback(var3, var2, var4.width, var4.height);
                var1.a(var2);
            }
        });
    }
}

从代码中可以发现:

  1. UnityPlayer实际上是继承于FrameLayout
  2. 并且自带一个currentActivity的成员变量,在构造函数中,直接传入Activity的相关参数
  3. 在getView函数中直接返回该FrameLayout;
  4. GoogleUnityActivity通过UnityPlayer的构造函数,将其context传递给UnityPlayer,并赋值给其成员变量currentActivity。

由于UnityPlayer类做了混淆,关于渲染的核心功能也封装在native代码中,关于Scene转换到到UnityPlayer作为FrameLayout,只能做一个简单的推测:通过调用Android的GL渲染引擎,在native层进行渲染,并同步到FrameLayout在UnityPlayerActivity上进行显示

三、 如何将Scene显示在自定义的Activity当中

从以上研究的内容可知,假如要从要实现将Scene显示在固定的Activity当中,则需要对Activity的oncreate部分的countview和unityplayer进行处理。最简单的方法是写一个直接继承于UnityPlayerActivity或GoogleUnityActivity的类,并在类中写所需要的Unity调用Android的方法。 这样Scene就会加载在特定的Activity当中,Unity c#通过获取currentActivity变量就可以获取到该Activity,并调用其中的函数。

四、 Unity Android 插件需要注意的问题

  1. Android studio工程包含多个module的依赖,则需要将对应的module编译的插件一起拷贝Plugins/Android/lib目录当中。
  2. 在第一步骤下,可以直接删除打包后的aar library目录,尤其里面假如带有unity的Android插件classesjar,否则会编译报错。
  3. 多个module编译的时候,注意manifest lablel相关设置,另外就是build.gradle的minSDKVersion信息。否则会出现manifest merger失败的错误。
  4. 关于Unity的Android Manifest文件合并: Unity编写一个Scene,Android studio写一个包含主Activity的aar包,放在Plugins/Android目录当中。用Unity编译apk出来之后,反编译他的AndroidManifest文件,两个主Activity,默认显示包含Scene的Activity。 解决方法:Unity的Manifest文件合并,把一个manifest放到Plugins/Android目录下,就不会合并manifest了。

五、Unity打包Android apk的结构探究

由于Unity开发Android时,常常设计到Unity + Visual和Android studio的环境切换,Unity的开发往往会更快一些,更多的是Android java侧的代码编写和调试。

这种情况时,有没有一种方法,能够将Unity编译好的Unity Scene和c#相关文件,放到Android studio中进行打包,从而实现直接在Android studio中进行调试?

方法原理倒是很简单,通过对比Unity打包的apk,与普通的Android apk的文件差别,找出Unity文件存放的目录,随后对应存放到Android studio工程目录中,最后通过Android studio完成对Unity相关文件的打包。

首先将apk添加zip的后缀,方便用beyond compare进行对比:

  1. 发现只是多了assert/bin目录,在这个目录之下,可以看到unity相关dll库
  2. 将该文件,拷贝到Android studio工程的src/main/assert目录之下;
  3. 在Android studio调试时,可以将aar library工程设置为app工程,这样就可以编译apk运行到手机了。
  4. 用Android studio对该工程进行编译,发现assert/bin目录成功被打包进去。
  5. 直接apk install 运行,可以看到跟Unity编译打包的apk,是相同的效果。

相反,假如Android工程调试好之后,则直接编译成app模式修改成library模式,进行build之后,就会生成aar库,此时将aar库拷贝到Plugins/Android/lib目录当中,注意要删除aar库中的assert/bin,因为这个目录是我们先前从Unity拷贝过去的,假如不删除,在unity里面会出现重复打包导致的文件冲突的情况。

由于当将Unity打包之后的bin目录拷贝到Android studio工程之后,Android studio此时是一个library工程,需要转换为app工程。 关于这其中涉及到的Android studio library和app的转换,通过设置build.gradle文件来实现:

  • app模式:apply plugin: 'com.android.application'
  • library模式:apply plugin: 'com.android.library'

不过在设置这两种模式时,需要注意applicationId "com.example.yin.myapplication"的设置,假如是library模式,则需要直接注释掉。

假如Android的java部分重新调试好之后,重新将app模式改成library模式,进行build,将生成的aar包,拷贝到Unity Android Plugin目录中,就可以直接在Unity看运行效果了。 不过一定要记得删除Android studio打包的aar文件里面的assert/bin目录,以防止在Unity中重复打包。

四、结论:

  1. Unity中的Scene在Android中,其实对应于Activity的FrameLayout,每个Scene的运行都有其Activity环境,通过currentActivity变量可以获取得到。
  2. 要实现自定义的Activity能够具备直接加载Scene的功能,则需要其继承于UnityPlayerActivity或者GoogleUnityActivity,再或者,直接自定义实现UnityActivity类。
  3. 提升Unity+Android Plugin项目开发效率的方法: ● 直接将Unity打包的apk中的assert/bin目录拷贝到Android studio工程的src/main/assert目录当中,并且将Android工程配置成app模式,就可以直接在Android studio上面,对整个Unity+android plugin的工程进行调试。 ● Android studio部分调试好之后,需要修改build.gradle文件,重新将app模式修改为library模式,编译出aar包文件,删除原来拷贝过来的unity部分,放入到unity的Plugins/Android/lib目录下进行使用即可。

最后套句名言:log打得好,bug解得早

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