Unity编译Android的原理解析和apk打包分析

2023-10-27

作者：张坤

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？

新建一个Unity项目，创建一个Scene，将Unity工程编译打包成apk。
对编译出来的apk，利用apktool进行反编译：apktool d unityTest.apk
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

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。
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。
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。
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：

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。
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。
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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