Gráficos cada vez mais rápidos utilização de NDK e Renderscript

Motorola Mobility

Peter van der Linden
Evangelista da tecnologia Android
Plataformas e serviços para desenvolvedores

Brasil - #appsum11br

Gráficos cada vez mais rápidos:
utilização de NDK e Renderscript

MOTODEV App Summit 2011 Page 2

1 INSTALANDO AS FERRAMENTAS

2 ESCREVA UM CÓDIGO C

3 CRIE UM CÓDIGO C

4 CHAMANDO C A PARTIR DE JAVA (O JNI)

5 RESUMO - Encerrando, Controle de qualidade

© 2011 Motorola Mobility, © 2011Versão 1.0
Inc. Motorola Mobility, Inc.


POR QUE CÓDIGOS C/C++ NO ANDROID?

• Open GL

• Desempenho

• Portar!

© 2011 Motorola Mobility, Inc.


Limitações C++ do NDK

• Originalmente para escrever partes de desempenho
crítico de código em C
• Você não precisa de abstração OOP para isso (e
a Dalvik VM é bastante rápida, com a compilação JIT
desde 2.2)

• O suporte de C++ é um tanto restrito
• exceções não são suportadas
• bugs conhecidos em invocações do
construtor/destrutor estáticas

• Assim, é mais provável que o código NDK seja escrito
em C do que em C++


Arquiteturas de CPU SUPORTADADAS
• o NDK suporta dois conjuntos de instruções ARM:
• ARMv5TE (inclui instruções Thumb-1). Esse é o target
padrão e o código compilado para ele será executado em
todos os dispositivos com Android baseado em ARM.
Escolha outro target, mudando uma linha no makefile do
Application.mk.
• O ARMv7-A (inclui instruções Thumb-2 e VFPv3-D16,
com suporte opcional para instruções NEON/VFPv3-D32).
O código compilado para ARMv7-A funcionará apenas em
dispositivos como o Verizon Droid ou Motorola XOOM que
possuem uma CPU v7. O código para NEON só
funcionará em um ARMv7 com suporte para NEON.

• Há uma terceira arquitetura "em construção"
(experimental, sem suporte):
• conjunto de instruções x86

INSTALANDO AS FERRAMENTAS

MOTOROLA e o logotipo estilizado M são marcas comerciais ou marcas registradas da Motorola Trademark Holdings, Versão 1.0
LLC. Todas as outras marcas comerciais são propriedade dos seus respectivos proprietários. © 2011 Motorola
Mobility, Inc. Todos os direitos reservados.


Baixando o Native Development Kit

• Verifique a compatibilidade: XP ou Vista, MacOS X 10.5,
Ubuntu

• Baixe o arquivo zip de 50 MB ou tar.bz2 em:
http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html

• Faça a descompactação dele em qualquer lugar, lembre-se
de onde em $NDK
export NDK=~/android-ndk-r5b

• Requer o GNU make e GNU awk! Usuários do Windows -
instalar o Cygwin 1.7 ou mais recente


Usuários do Windows
• Baixe e instale o Cygwin 1.7 ou mais recente
• Ferramentas de linha de comando Unix/Linux para
usuários do Windows
http://cygwin.com



Dicas para Windows e MacOS X

• Não use nomes de caminhos com espaços entre eles! Em
qualquer lugar!
• O Cygwin instala somente os pacotes básicos.
• Você precisa dos pacotes de desenvolvimento. É simples
instalar todo o branch “Devel”.
1. Execute o setup.exe.
2. Clique na palavra “Default” (Padrão) próxima ao nó
da raiz “Devel”.
3. “Default” altera para “Install” para o nó Devel.
4. Clique em “next” (Avançar) para instalar. Vá almoçar
enquanto a instalação é realizada.
5. Deixe-o criar um ícone do console cygwin na sua área
de trabalho.
6. Digite "make -v" no console cygwin para verificar se

está tudo OK.


Descompacte o Native Development Kit
• Contem sete pastas, e uma série de coisas para ler:



Pastas NDK

• build: 4 pastas de scripts awk e shell, makefiles para compilar os seus
arquivos C/C++
• docs: cerca de 20 arquivos de texto (Perguntas frequentes sobre o NDK);
acesse pelo navegador o arquivo documentation.html
• plataforms: .h e arquivos de sistema library.so para os vários níveis de API
• samples: uma série de exemplos de funcionamento
• sources: algumas fontes para os elementos relacionadas ao sistema
• tests: scripts para testar o próprio NDK. Provavelmente aqui por engano.
• toolchains: toolchains de cross-compiler



Adicionar suporte de C/C++ ao Eclipse

• O Eclipse tem um plug-in para C/C++, assim como para o Android

• Consiga isso usando o Eclipse
Help (Ajuda) > Install new software (Instalar novo software)

• Digite http://download.eclipse.org/releases/helios/ no campo “work
with” (trabalhar com) (ou qualquer versão que você usa)

• Advertências comuns sobre proxies de rede no trabalho (defina-os
em MOTODEV Studio > Preferences (Preferências) > Network Conn.
(Conexão de rede)

• Clique em Programming Langs (Linguagens de programação) >
C/C++ Development Tools (Ferramentas de desenvolvimento)



• Há um plugin para C/C++, assim como para o
Android

• Consiga isso usando o Eclipse
Help (Ajuda)> Install new software
(Instalar novo software)


Escreva seu código C

MOTOROLA e o logotipo estilizado M são marcas comerciais ou marcas registradas da Motorola Trademark Holdings,


Abordagem geral

•Comece com um aplicativo Android em Java, e adicione
pedaços NDK a ele.

•Coloque sua fontes C/C++ nativas em $PROJECT/jni:

•Crie o seu código nativo em bibliotecas (libraries).

•Seu código Java do Android pode chamar código nessas
bibliotecas nativas.

•O código nativo também pode chamar de volta em Java, e
acesso objetos Java.



Criar o projeto Android
da maneira usual



Crie a pasta jni para seu projeto

• Destaque o projeto Eclipse que usará o código nativo

• O nome do seu pacote é usado para acessar o código
nativo, então mantenha-o curto e simples, por exemplo,
"com.greet" para propósitos de treinamento

• File (Arquivo) > New (Novo) > Folder (Pasta)
• atribua-lhe o nome de "jni"

• Dentro dessa pasta jni recém-criada, nós adicionaremos
• um makefile
• alguns arquivos C



Adicione dois arquivos à pasta jni em seu projeto

• File (Arquivo) > New (Novo) > Other (Outro) ...
• Selecione General (Geral), File (Arquivo) e, em
seguida, procurar
• Escolha a pasta jni, com o nome de
"Android.mk“ > Finish (Finalizar)
• Repita, criando um arquivo "myhello.c", também na
pasta jni
• Isso oferece a você
• jni/Android.mk
• jni/myhello.c



Preencha arquivos na pasta jni
Criando a pasta jni em seu projeto

saud
ar



Criando mkfile na pasta jni



Preencha o makefile Android.mk
• Edite o arquivo jni/Android.mk que você acabou de criar
• Coloque essas palavras mágicas no makefile

LOCAL_PATH := $ l my-d r
(cal i)

i lude $
nc (CLEAR_VARS)

# nosso arqu vo fon e e a b b io
i t i l teca c iada
r
# a par i le
t rde
LOCAL_M O D ULE : he lo
= l
LOCAL_SRC_FILES : he lo c
= l .

i lude $
nc (BUILD_SHARE D_LIBRARY)



Desvio em relação ao make
• O make foi criado por Stu Feldman em 1977, no Bell Labs
• Em 2003, o Dr. Feldman recebeu o prêmio ACM Software System
Award pela criação dessa ferramenta amplamente difundida.
• Você não ficou sabendo disso por mim, mas a tradição de
software diz que...

# Cada comando que segue a linha de dependência,
# ou seja, o TARGET à esquerda, deve ser indentado por um
# caracter TAB.

target: componente-a-construir
<TAB>comandos-para-construi-lo



Crie o código C na pasta jni

•Edite o arquivo jni/myhello.c que você acabou de criar
•Coloque essas palavras mágicas no arquivo C
•Usa o objeto JNIEnv para criar uma string de Java a partir
de um literal

#incluir <string.h>
#incluir <jni.h>

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


Código C explicado
Quando o JVM invoca uma função nativa, ele passa
• um indicador JNIEnv (estrutura que tem a interface da JVM para C)
• um ponteiro jobject (o objeto "this")
• quaisquer argumentos de Java declarados pelo método Java.

Esses tipos vêm de #include <jni.h> (veja em "plataforms")
Seu método de C deve ser escrito para esperar esses argumentos
O método C é chamado de "Java“_classname_activity_methodname

#incluir <string.h>
#incluir <jni.h>

Jstring Java_com_greet_MyActivity_myCFunction
(JNIEnv* env, jobject javaThis) {
return (*env)->NewStringUTF(env, "Hello from native code!");
}
• ... parece, mas não é, um vazamento de memória?

Crie um código C



Chamadas entre linguagens

•O Android segue o caminho normal para falar entre
Java e C

•JNI – Java Native Interface

•Link para documentação do JNI
http://java.sun.com/docs/books/jni/

•Isso inclui um livro completo, um tutorial, exemplos, etc



Crie uma biblioteca C
• Abra uma janela de terminal, e cd para a pasta do projeto jni
• Use o script "NDK-build" do diretório NDK (apenas um invólucro GNU
Make) (pode colocar $NDK em seu caminho, se você quiser)
• O script compila o código C, o transforma em uma biblioteca
compartilhada (“shared library”)
• Move o libhello.so para um novo projeto de pasta libs/armeabi



Abordagem geral para a construção de uma biblioteca

• Salve arquivos no Eclipse
• Abra uma janela de terminal e cd na pasta jni do seu projeto
• Execute o script NDK-build para transformar o seu código em C
em um arquivo .so
• Essa lib *. so será adicionada no arquivo do aplicativo APK.
• File (Arquivo) > Refresh (Atualizar) no Eclipse (para sincronizar
com o sistema de arquivos)

$ cd MYECLIPSEPROJECT/ i
jn
$ $NDK/ndk-bu ld
i

Co mpi e thumb : he l <= helo
l lo l .c
SharedL ibrary :l bhe l
i lo.so
Ins l
tal :l b l .so => l /armeab /ibhe lo
i he lo ibs il l .so



CRIE SUA BIBLIOTECA: resumo

• O Eclipse não compila seu código NDK, o GNU Make sim

• O plugin C/C++ dá-lhe as cores de sintaxe e de edição (apenas)

• Execute o "NDK-build " script após cada edição de seu código C

• Depois clique em File > Refresh, (F5), para manter o Eclipse em
sincronia com seus arquivos nativos


O Lado Java do JNI



Código Java que chama para o código nativo

• Comece com o aplicativo de base criado no Eclipse

package com.greet;

impor andro
t id.app.Actvt ;
iiy
impor andro
t id.os.Bund ;
le

pub ic cl
l ass MyAct i y ex
ivt tends Ac ivt {
t iy
/ * Chamado quando a Actvt é cr
* iiy iada pe p i ra vez. *
la rmei /
@ Over ide
r
pub i vo onCreate
lc id (Bund savedIns
le tanceSta e) {
t
super .onCreate(savedInstanceSta ;
te)
setContentV iew(R.layout in)
.ma ;
}
}



Adicione o carregamento da biblioteca

• Adicione a chamada para carregar a nossa biblioteca
nativa libhello.so
• o nome deve corresponder ao nome da biblioteca
sem “lib” e “.so”
• assim libhello.so é "hello"
s t c{
ta i
Sys em.
t loadLibrary "he l " ;
( lo)
}



Adicione a declaração da função nativa

• Adicione a declaração de protótipo da função nativa

• No lado C, ela tem dois argumentos explícitos, um envp, um this

• Mas no lado Java, esses argumentos estão implícitos

p i te na i Str myCFunct )
r va t ve ing ion( ;



Adicione a chamada para a função nativa

• Nós pegaremos a string de C e exibiremos alertas para o usuário
(usando um “toast”).

impor s t c andro .
t ta i id widget Toast *
. .;
impor andro
t id.widget.Toas ;
t

...

Sr
t ing msg = myCFunct )
ion( ;
Toas .
t makeText th msg, LEN GTH_LO N G).show()
( is, ;



Juntando tudo
package com.greet
;

impor andro .app.Ac ivt ;
t id t iy
impor andro .os Bund ;
t id . le
impor s i andro d.w
t tatc i idget Toast *
. .;
impor andro .w
t id idget.Toas ;
t

pub ic c
l lass MyAct v ty ex
ii tends Ac ivt {
t iy

s t c { Sys
ta i tem.loadLibrary " l " ;}
( he lo )

pr te natve S r
iva i t ing myCFunct )
ion( ;

@ Override
pub i vo onCreate(Bund savedIns
l c id le tanceSta {
te)
super.onCreate(savedInstanceState);
setConten iew(R.
tV layout in)
.ma ;

Sr
t ing msg = myCFunct )
ion( ;

Toas .makeText th ,msg, LENGT H_LON G).show()
t ( is ;
}
}



O COMEÇO

Este pode ser um belo começo para um longo caminho

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

• http://java.sun.com/docs/books/jni/

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


MOTODEV App Summit 2011 Page
Página39

Renderscript
• Nova API com gráficos 3D de alto
desempenho
• Foi usada no Froyo para papéis de
parede animados
• É usada no Honeycomb para as apps
Books e YouTube
• O Honeycomb apresenta o
Renderscript como uma API pública

• Para executar códigos críticos em que
as APIs de estrutura tradicionais Open
GL ES não são rápidas o suficiente!
© 2010 Motorola Mobility, Inc. Motorola Mobility, Inc.
© 2011 Versão 1.0

Página42

API do Renderscript

• Uma API de "computação" para localizar pontos de movimento em 3D
• Um API de "renderização" para desenhar texturas sobre os pontos
• Uma linguagem de script baseada em C para acessar essa API
• Único objetivo: espremer até a última gota de desempenho gráfico!
• Abordagem: a API é uma fina camada sobre os recursos que são
suportados pelo hardware
• http://community.developer.motorola.com/t5/MOTODEV-
Blog/Introduction-to-Renderscript/ba-p/12136

© 2011 Versão 1.0

Página43

API do Renderscript

• As ferramentas de construção do Android compilam seu arquivo .rs do
Renderscript para bytecode intermediário.
• e o empacota no arquivo .apk do seu aplicativo.
• No dispositivo, o bytecode é compilado (durante a execução - JIT) para
código de máquina, que é otimizado para o dispositivo exato em que
está sendo executado
• O código de máquina é armazenado em cache para uso futuro
• Isso elimina a necessidade de destinar uma arquitetura específica
durante o processo de desenvolvimento. Excelente!


Página44

Exemplo de arquivo .rs (a partir de exemplos do
Honeycomb)
#pragma rsjava_package_name(com.andro . s l
id r .he lowor )
ld
# lude "
inc rs_graph cs rsh"/ Headers com APIs g f cas
i . / rá i

/ gTouchX e gTouchY são var
/ iáve que serão obt
is idas a ravés de
t
/ re lexão para o uso pe API java Podemos usá- para no ii r
/ f la . las tf ca
/ o sc ip de eventos de toque.
/ r t
i t gTouchX;
n
i t gTouchY;
n

/ Esse éi
/ nvocado automaticamente quando o scr t é c i
ip rado
vo int ){
id i(
gTouchX = 50 ;
.0f
gTouchY = 50 ;
.0f
}

i troo (
n t intlaunchID) {
/ Apaga a cor do p
/ lano fundo
rsgClearCo (0.0 , 0 f 0.0 , 0 f ;
lor f .0 , f .0 )
/ In r o run ime que a cor da fonte deve t
/ fo ma t er
rsgFontCo r .0f 1 f 1 0f 1 f ;
lo (1 , .0 , . , .0 )
//Nos apresenta ao mundo esboçando uma saudação
/ no loca em que o usuár o tocou a te
/ l i la
rsgDrawText "He lo Wor d! , gTouchX, gTouchY)
( l l " ;

/ O va or de re
/ l tornoin r ao RS aprox mada mente quantas vezes
fo ma i
/ redesenhar nesse caso 20 ms
/ ; Versão 1.0
re rn 20;
tu
}


Perguntas?
@motodev
@motodevbr

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

Atendimento on line
Terca-feira, 2 de junho
14 hs Sao Paulo, Buenos Aires
12 hs Cidade do Mexico


obrigado



Licenças

Os exemplos de código fonte exibidos nessa apresentação podem ser licenciados sob a Licença
Apache, Versão 2 da seguinte maneira:

Copyright © 2010, Android Open Source Project. Todos os direitos reservados, exceto onde
expressamente indicado o contrário.

Licenciado sob a Licença Apache, Versão 2.0 (a "Licença"); você não pode usar esse arquivo exceto
em conformidade com a Licença. Você pode obter uma cópia da Licença em
http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0.

A menos que exigido pela lei aplicável ou acordado por escrito, o software distribuído sob a Licença é
distribuído "NA CONDIÇÃO QUE SE ENCONTRA", SEM GARANTIAS OU CONDIÇÕES DE
QUALQUER TIPO, sejam expressas ou implícitas. Consulte a Licença para o idioma específico que
governam as permissões e limitações sob a Licença.



Licenças
Os exemplos de código fonte exibidos nessa apresentação podem ser licenciados sob a Licença
BSD, da seguinte maneira:

Copyright © 2010-2011, Motorola, Inc. Todos os direitos reservados exceto quando expressamente indicado.
A redistribuição e utilização em formas de fonte e binário, com ou sem modificação, são permitidas de acordo com as
seguintes condições:
As redistribuições de código fonte devem manter o aviso de direitos autorais acima, esta lista de condições e a seguinte
isenção de responsabilidade.
As redistribuições em formulários binários devem reproduzir o aviso de copyright acima, esta lista de condições e a
seguinte isenção de responsabilidade na documentação e/ou outros materiais fornecidos com a distribuição.
O nome da Motorola, Inc. e os nomes de seus colaboradores não podem ser usados para endossar ou promover
produtos derivados desse software sem permissão prévia por escrito.

ESTE SOFTWARE É FORNECIDO PELOS DETENTORES E COLABORADORES "COMO TAL" E QUALQUER
GARANTIA EXPRESSA OU IMPLÍCITA, INCLUINDO, MAS NÃO LIMITADO A, AS GARANTIAS DE
COMERCIALIZAÇÃO E ADEQUAÇÃO PARA UMA FINALIDADE ESPECÍFICA. EM NENHUM CASO A TITULAR DO
DIREITO OU CONTRIBUINTES DEVEM SER RESPONSÁVEIS POR QUAISQUER DANOS DIRETOS, INDIRETOS,
ESPECIAIS, EXEMPLARES OU CONSEQUENTES (INCLUINDO, MAS NÃO SE LIMITANDO À AQUISIÇÃO DE
BENS OU SERVIÇOS, PERDA DE USO, DADOS OU LUCROS; OU INTERRUPÇÃO DE NEGÓCIOS) CAUSADOS E
SOB QUALQUER TEORIA DE RESPONSABILIDADE, SEJA EM CONTRATO, RESPONSABILIDADE OBJETIVA OU
(INCLUINDO NEGLIGÊNCIA OU NÃO) DECORRENTE DE QUALQUER MANEIRA DO USO DO SOFTWARE,
MESMO QUE DA POSSIBILIDADE DE TAIS DANOS.


Gráficos cada vez mais rápidos utilização de NDK e Renderscript

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Destaque

Semelhante a Gráficos cada vez mais rápidos utilização de NDK e Renderscript

Mais de Motorola Mobility - MOTODEV

Gráficos cada vez mais rápidos utilização de NDK e Renderscript