Gráficos cada vez más rápidos. Cómo usar NDK y RenderScript

Peter van der Linden Evangelista de la tecnología Android

Plataformas y Servicios del Desarrollador

Motorola Mobility

Gráficos cada vez más rápidos. Cómo usar NDK y RenderScript

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© 2011 Motorola Mobility, Inc.

MOTODEV App Summit 2011

1 CÓMO INSTALAR LAS HERRAMIENTAS

2 ESCRIBA SU CÓDIGO

3 CREE SU CÓDIGO

4 CÓMO LLAMAR A C DESDE JAVA (la JNI)

5 RESUMEN. Síntesis, Control de calidad

Versión 1.0 © 2011 Motorola Mobility, Inc.

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¿POR QUÉ C/C++ CÓDIGO EN ANDROID?

• Open GL

• Desempeño

• Puerto

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Limitaciones de NDK C++ •  Originalmente para escribir partes críticas de

desempeño del código en C

•  No necesita una abstracción POO para eso (y Dalvik VM es mucho más rápido, con el compilador JIT desde 2.2)

•  El soporte de C++ es algo limitado •  no tiene soporte para las excepciones •  conocidas como bugs en invocaciones de destructor/

constructor estático

•  De manera es más probable que el código NDK se escriba en C en lugar de C++

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Arquitecturas CON SOPORTE DE CPU • NDK soporta dos conjuntos de instrucción ARM:

•  ARMv5TE (incluye instrucciones Thumb-1). Este es el destino predeterminado y el código compilado para que esto se ejecute en todos los dispositivos basados en ARM Android. Elija otro destino al cambiar una línea en el archivo Application.mk.

•  ARMv7-A (incluye Thumb-2 e instrucciones VFPv3-D16 con soporte opcional para instrucciones NEON/VFPv3-D32). El código compilado para ARMv7-A se ejecutará sólo en dispositivos, tales como Verizon Droid o Motorola XOOM que tienen v7 CPU. El código para NEON se ejecutará sólo en un ARMv7 con soporte para NEON.

• Hay una tercera arquitectura "en los trabajos" (experimental, sin soporte):

•  conjunto de instrucciones x86

CÓMO INSTALAR LAS HERRAMIENTAS

Versión 1.0 MOTOROLA y el logotipo estilizado "M" son marcas de fábrica o marcas registradas de Motorola Trademark Holdings, LLC. Todas las demás marcas comerciales son propiedad de sus respectivos dueños. © 2011 Motorola Mobility, Inc. Todos los derechos reservados.

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Cómo descargar el Native Development Kit

• Verifique compatibilidad: XP o Vista, MacOS X 10.5, Ubuntu

• Descargue el archivo comprimido de 50 MB o el archivo tar.bz2 desde:

http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html

• Descomprímalo en el lugar que elija; recuerde dónde en $NDK

export NDK=~/android-ndk-r5b

• Requiere GNU make y GNU awk! Usuarios de Windows: instalar Cygwin 1.7 o superior

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Usuarios de Windows • Descargar e instalar Cygwin 1.7 o superior

• Herramientas de la línea de comando Unix/Linux para los usuarios de Windows

http://cygwin.com

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Sugerencias para Windows y MacOS X

• No dejar espacios en los nombres de rutas. ¡En ningún lugar!

• Cygwin sólo instala los paquetes base. • Usted necesita los paquetes de desarrollo. Es más fácil

instalar la rama completa de Devel. 1. Ejecute setup.exe . 2. Haga clic en la palabra "Default" al lado del nódulo

Devel de la raíz. 3.  "Default" cambia a "Install" para el nódulo Devel. 4. Haga clic en "next” para instalar. Vaya a almorzar

mientras se instala. 5. Deje que cree un icono de la consola cygwin en su

computadora. 6. Escriba "make –v" en la consola de cygwin para

verificar que está bien.

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Abra el Native Development Kit

• Hay 7 carpetas y varias cosas para leer:

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Carpetas NDK

• build : 4 carpetas con notas de awk & shell, archivos makefiles para construir sus archivos C/C++

• docs: alrededor de 20 archivos de texto (preguntas frecuentes sobre NDK); acceda a ellas en documentation.html

• platforms: archivos .h y system library.so p/los distintos niveles IPA • samples: una docena de ejemplos • sources: algunas fuentes para asuntos relacionados con el sistema • tests: notas para probar el mismo NDK. Probablemente aquí por error. • toolchains: cadena de herramientas para cross-compilación

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Agregar soporte C/C++ a Eclipse

• Eclipse tiene un plugin para C/C++, como para Android

• Cómo usar Eclipse Help > Install new software

• Escriba http://download.eclipse.org/releases/helios/ en el campo "work with" (o en la versión que use)

• Advertencias habituales sobre proxies de la red en el trabajo (configúrelas en MOTODEV Studio > Preferences > Network Conn.)

• Haga clic en Programming Langs > C/C++ Development Tools

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•  Hay un plugin para C/C++, como para Android

•  Cómo usar Eclipse Help > Install new software

Escriba su código C

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Enfoque general

• Comience con una aplicación Java Android y agréguele piezas de NDK

• Ponga sus fuentes nativas C/C++ en $PROJECT/jni:

• Construya su código nativo en las bibliotecas.

• Su código Android Java puede recibir estas bibliotecas nativas

• El código nativo puede también retornar a Java y acceder a objetos de Java

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Cree el proyecto Android de la manera habitual

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Cree la carpeta jni para su proyecto

• Resalte el proyecto Eclipse que usará el código nativo

• El nombre de su paquete se usa para acceder al código nativo, por eso, hágalo corto y simple, ej. "com.greet" p/ fines de capacitación

• File > New > Folder • póngale el nombre "jni"

•  Dentro de esa carpeta jni recién creada, agregaremos • un archivo makefile • algunos archivos C

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Agregue dos archivos a la carpeta "jni" en su proyecto

•  File > New > Other …

•  Seleccione "General", luego "file", luego navegue

•  Seleccione la carpeta jni c/un nombre de archivo "Android.mk">Finish

•  Repita, al crear un archivo "myhello.c", también en la carpeta jni

•  Eso le da •  jni/Android.mk •  jni/myhello.c

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Complete la carpeta jni en su proyecto

saludar

Cómo crear archivos en la carpeta jni

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Cómo crear mkfile en la carpeta jni

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Complete el archivo Android.mk makefile

•  Corrija el archivo jni/Android.mk que recién creó •  Ponga estas palabras mágicas en makefile

LOCAL_PATH := $(call my-dir)!

include $(CLEAR_VARS)!

# numere nuestro archivo fuente y la biblioteca!# desde él!LOCAL_MODULE := hello!LOCAL_SRC_FILES := hello.c!

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)!

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Acerca de make

•  Make fue creado por Stu Feldman en 1977 en los Laboratorios Bell •  En 2003, Dr. Feldman recibió el premio ACM Software System Award por publicar esta herramienta de gran difusión. •  Usted no sabía de mí, pero el conocimiento del software tiene eso que…

# cada comando que sigue la línea de dependencia, # por ejemplo, el DESTINO a la izquierda, debe ser indentado por un # caracter de TAB.

target: component-to-build <TAB>commands-to-build-it!

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Cree el código C en su carpeta jni

• Corrija el archivo jni/myhello.c que recién creó

• Ponga estas palabras mágicas en el archivo

• Usa el objeto JNIEnv p/crear 1 cadena Java desde 1 literal

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

jstring Java_com_greet_MyActivity_myCFunction (JNIEnv* env, jobject javaThis) { return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from native code!"); }

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Código C explicado Cuando JVM invoca una función nativa, pasa •  un puntero JNIEnv (estructura que tiene la interfaz a JVM p/C) •  un puntero jobject (el objeto "this") •  cualquier argumento Java declarado por el método Java.

Estos tipos vienen de #include <jni.h> (consulte en "platforms") Su método C debe escribirse para esperar estos argumentos El método C se denomina "Java"_classname_activity_methodname

•  … parece, pero no es, ¿una pérdida de memoria?

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

jstring Java_com_greet_MyActivity_myCFunction (JNIEnv* env, jobject javaThis) { return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from native code!"); }!

Cree su código C


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Cómo llamar entre idiomas

• Android sigue el camino estándar para hablar entre Java y C

• JNI: Java Native Interface (Interfaz nativa Java)

• Enlace a documentos JNI http://java.sun.com/docs/books/jni/

• Eso incluye un libro completo, un tutorial, ejemplos, etc.

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Cree su biblioteca C •  Traiga 1 emulador de terminal y cd en su carpeta jni d/proyecto •  Use la nota "ndk-build" del directorio NDK (un contenido adicional

GNU Make) (puede poner $NDK en su ruta, si desea) •  La nota compila su código C, lo convierte en una biblioteca

compartida •  Pasa libhello.so a una nueva carpeta de proyecto libs/armeabi

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Enfoque general para crear una biblioteca •  Guarde los archivos en Eclipse •  Traiga un emulador de terminal y cd en su carpeta jni del proyecto •  Ejecute el script ndk-build para convertir su código C en un .so •  Ese lib*.so se agregará en su archivo de aplicación .apk •  File > Refresh en Eclipse (para sincronizar con el sistema de archivos)

$ cd MYECLIPSEPROJECT/jni!$ $NDK/ndk-build !

Compilar thumb : hello <= hello.c!SharedLibrary : libhello.so!Instalar : libhello.so => libs/armeabi/libhello.so!

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CONSTRUYA SU BIBLIOTECA: resumen

• Eclipse no construye su código NDK, GNU Make sí

• El plugin C/C++ le da colores de sintaxis y corrección (solamente)

• Ejecute el scrip "ndk-build" después de cada corrección de su código C

• Luego, haga clic en File > Refresh, (F5), para mantener a Eclipse en sincronismo c/ sus archivos nativos

El lado Java de JNI


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El código Java que llama al código nativo

•  Comience c/la aplicación básica que le da Eclipse

package com.greet;!

import android.app.Activity;!import android.os.Bundle;!

public class MyActivity extends Activity {! /** Llamado cuando la actividad se crea por primera vez. */! @Override! public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {! super.onCreate(savedInstanceState);! setContentView(R.layout.main);! }!}!

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Agregar la carga de biblioteca

•  Agregue la llamada para cargar nuestra biblioteca nativa libhello.so

•  el nombre debe coincidir con el nombre de la biblioteca sin "lib" ni ".so“

•  entonces libhello.so es "hello"

static {! System.loadLibrary("hello");!}!

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Agregar la declaración de la función nativa

•  Agregar la declaración del prototipo de la función C

•  Del lado de C, tiene dos argumentos explícitos, un envp, un this

•  Del lado de Java, esos argumentos son implícitos

private native String myCFunction(); !

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Agregar el llamado a la función nativa

•  Vamos a obtener la cadena de C y mostrarla como una notificación (“toast”).

import static android.widget.Toast.*;!import android.widget.Toast;!

. . .!

String msg = myCFunction();! Toast.makeText(this, msg, LENGTH_LONG).show();!

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Cómo juntamos las piezas package com.greet;!

Import android.app.Activity;!import android.os.Bundle;!import static android.widget.Toast.*;!import android.widget.Toast;!

public class MyActivity extends Activity {!

static { System.loadLibrary("hello"); }!

private native String myCFunction(); !

@Override! public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {! super.onCreate(savedInstanceState);! setContentView(R.layout.main);!

String msg = myCFunction();!

Toast.makeText(this, msg, LENGTH_LONG).show();! }!}!

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Resumen

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EL COMIENZO

Este puede ser un hermoso comienzo de un largo camino

• http://groups.google.com/group/android-ndk/topics

•  http://java.sun.com/docs/books/jni/

• http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html

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MOTODEV App Summit 2011 Página


Renderscript •  Nuevo, API de gráficos en 3D de alto

desempeño •  Se usó en Froyo para papel tapiz en

vivo

•  Se usa en Honeycomb para aplicaciones de Books y YouTube

•  Honeycomb presenta Renderscript como una API pública

•  Para código crítico de desempeño donde las API del marco tradicional Open GL ES no son los suficientemente rápidas.

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Ejemplo de Renderscript

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App Books y Renderscript

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API de Renderscript

•  Una API de "computing" para localizar puntos móviles en 3D

•  Una API de "rendering" para dibujar texturas sobre los puntos

•  Un lenguaje de script basado en C para acceder a esta API

•  Única meta: exprimir hasta la última onza de desempeño de los gráficos

•  Enfoque: API es una capa delgada sobre las características con soporte de hardware

•  http://community.developer.motorola.com/t5/MOTODEV-Blog/Introduction-to-Renderscript/ba-p/12136

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API de Renderscript

•  Android construye elementos que compilan su archivo Renderscript .rs a bytecode intermedio

•  Y lo empaquetan dentro de su archivo de aplicación .apk

•  En el dispositivo, el bytecode se compila (justo a tiempo – JIT) en el código de máquina que se optimiza para el dispositivo exacto que se está ejecutando

•  El código de la máquina se pone en caché para uso futuro

•  Así se elimina la necesidad de apuntar a una arquitectura específica durante le proceso de desarrollo. ¡Excelente!

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Versión 1.0

Ejemplo de archivo .rs (de muestras de Honeycomb) #pragma rs java_package_name(com.android.rs.helloworld)!

#include "rs_graphics.rsh" // header de API de gráficos!

// gTouchX y gTouchY son variables que se reflejarán para uso!// por la API de java. Podemos usarlas para notificar la nota de!// eventos táctiles.!int gTouchX;!int gTouchY;!

// Esto se invoca automáticamente cuando se crean las instrucciones!void init() {! gTouchX = 50.0f;! gTouchY = 50.0f;!}!

int root(int launchID) {! // Borrar el color de fondo! rsgClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);! // Decir al tiempo de ejecución cuál será el color de la fuente! rsgFontColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);! // Presentarnos al mundo al diseñar un saludo! // en la posición que el usuario tocó la pantalla! rsgDrawText("Hello World!", gTouchX, gTouchY);!

// El valor de retorno le dice a RS la frecuencia para rediseñar! // en este caso 20 ms! return 20;!}!

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¿Desea formular alguna pregunta?

Brasil - #appsum11br Argentina - #appsum11ar México - #appsum11mx

community.developer.motorola.com

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gracias

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