Android與Python愛之初體驗

hxors 8年前發布 | 44K 次閱讀 Python Android開發移動開發

前言

看到這個標題，大家可能會認為就是Android運行python腳本，或者用python寫app，這些用QPython和P4A就可以實現了。我在想既然C可以調用Python，那么Android能不能通過JNI去調用C里的方法，C再去調用Python方法，實現Android與Python交互呢？用最近很熱的一個概念來說JNI就是個殼。（本文假設大家有JNI開發基礎）

想法

由于需求很明確了，所以整體流程大概就是這樣。

交互流程

為什么要用python

首先看下我們為什么要在Android里需要使用Python，我認為主要有一下幾個優點

代碼簡潔，這個真的是極度簡潔的語言，比如我們想要print一個hello world，Java要這樣做
```
public class Hello {
 public static void main(String[] args) {
     System.out.println("Hello world");
 }
}
```
而Python只需要一句話就可以print出來
```
print ("hello world")
```
上手快，按網友所說，只需要讀完Python API就可以成為大神，實際體驗確實如此，十分好上手，如果現在讓我推薦一個沒有學過編程的人學習一款腳本語言，我會推薦他學一下python。
前期開發效率高，正如前兩個優點所說，代碼簡潔、上手快而且由于屬于超高級語言，很多東西都封裝好了，決定了他前期開發效率很高。
可移植性強，由于是解釋性語言，只需要有解釋器，他可以運行在任何平臺。
拓展性強，C/JAVA都有接口可以調用到Python，Python也可以調用到C，對Python進項拓展。
豐富的庫，由于超高級語言，封裝了很多方法，而且好多大牛對其開發了庫。

當然還有幾個缺點必須要強調一下。

強制縮進，代碼簡潔是把雙刃劍，由于縮進所以簡潔，而又由于縮進導致無法自動格式化代碼，而且代碼塊的分割都是靠縮進，這時可能會造成混亂。
運行速度相對較慢，當然這個對相對C這種接近底層的語言來說的，Python在運行時先解析，再運行，而且由于高層語言相比底層語言都會慢那么一點。
版本兼容性較差，這個體現最明顯的就是Python3和Python2，Python3不向下兼容

Python C

Python C是C語言調用Python的一組API，通過它我們可以調用到Python方法。

Python C開發步驟

引入頭文件Python.h;
初始化python（Py_Initialize();）
引入模塊（pModule = PyImport_Import("pythoncode");）
獲取模塊中的函數（PyObject_GetAttrString(pModule, "hello");
）
調用獲取的函數（PyEval_CallObject(pFunction, NULL);
）
釋放python（Py_Finalize();）

對應的代碼如下：


include <stdio.h>
include "Python.h"
int main()
{
    Py_Initialize();
    PyObject pModule;
    PyObject pFunction;
    pModule = PyImport_Import("pythoncode");
    pFunction = PyObject_GetAttrString(pModule, "hello");
    PyEval_CallObject(pFunction, NULL);
    Py_Finalize();
    return 0;
}</pre> 
  
當然，直接運行這段代碼會報錯，因為Python.h找不到還有相應的lib找不到，這里強烈建議使用mac或者Linux開發！！！填坑效率會比Windows高好多。具體怎么樣處理這里先不說，如果實在需要，留言給我，我會另開一篇博文，畢竟這里是講Android調用python的，而這個是在桌面環境下C調用Python的，而且百度也很多。 
  JNI Python C 
  當我成功使用C語言調用Python之后，我著手在JNI開發里調用Python，Python文件放在assets中 。 
  但是在開發過程中遇到了以下幾個問題： 
   
   頭文件找不到（Python.h） 
   沒有移動平臺的python.so 
   兼容性 
   找不到.py文件 
   
  接下來一個一個填坑。 
  頭文件找不到（Python.h） 
  在MK文件中添加引用， 
  include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := pybridge
LOCAL_SRC_FILES := pybridge.c
LOCAL_LDLIBS := -llog
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := python3.5m
APP_STL := gnustl_static
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := python3.5m
LOCAL_SRC_FILES := $(CRYSTAX_PATH)/sources/python/3.5/libs/$(TARGET_ARCH_ABI)/libpython3.5m.so
LOCAL_EXPORT_CFLAGS := -I $(CRYSTAX_PATH)/sources/python/3.5/include/python/
APP_STL := gnustl_static
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY) 
  這段代碼其實也把下一個問題解決了。 
  另外我們剛項目開始的時候可能為了開發方便，會在gradle中配置JNI資源文件夾路徑，可是這導致了run project的時候AS也會對其中的C文件進行語法檢查，這樣由于沒有外部頭文件依賴，編譯不會通過，所以我們需要在gradle中把JNI資源文件夾刪了，用 [] 代替 
  sourceSets.main {   
   jni.srcDirs = []   
   jniLibs.srcDir 'src/main/libs'
} 
  當我們編譯成功SO庫之后，C文件在運行中并不會被調用，而是調用編譯為.so的文件中的方法。 
  沒有移動平臺的python.so 
  想要運行Python必須要有解釋器，Android本身沒有帶，所以我們需要在程序中內嵌一個解釋器，可是苦于找不到合適的so庫，曾把P4A的python編譯了一次，可是版本兼容性差，可用性不高。直到找到了Crystax NDK，它在10.3之后已經開始支持python for Android了，而且這個NDK資源包還填了幾乎所有Android調用python的坑，包括第一個找不到頭文件的問題，兼容的問題。在MK文件中，我們還需要加一段代碼，編譯crystax so庫。 
  include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := crystax
LOCAL_SRC_FILES := $(CRYSTAX_PATH)/sources/crystax/libs/$(TARGET_ARCH_ABI)/libcrystax.so
LOCAL_EXPORT_CFLAGS := -I $(CRYSTAX_PATH)/sources/crystax/include/crystax/
APP_STL := gnustl_static
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY) 
  兼容性 
  Android目前有7個常見平臺需要適配，其余的都沒問題，只有X86和X86_64的有問題，推測crystax NDK Windows還沒完善，因為mac下是可以直接編譯的，所以有關編譯的東西最好用Linux和Mac，Windows下我刪了一個頭文件，就可以運行了，沒有發現異常。具體哪個我忘了，不過運行時報錯哪個就去相應的文件里把頭文件依賴刪了就行，就一個。 
  然后生成7個平臺的so庫只需要在Application.mk中添加以下代碼即可(APP_PLATFORM看個人調節)： 
  APP_PLATFORM := android-19
APP_ABI := armeabi-v7a armeabi mips mips64 arm64-v8a x86 x86_64 
  找不到.py文件 
  不知道什么原因，assets文件夾里的py文件獲取不到，似乎是不能識別asset路徑？求大神告知。解決方法就是把assets文件夾里的文件復制到設備的data文件夾里，再進行初始化。 
  //遍歷
    public List<String> listAssets(String path) {
        List<String> assets = new ArrayList<>();

    try {
        String assetList[] = mAssetManager.list(path);

        if (assetList.length > 0) {
            for (String asset : assetList) {
                List<String> subAssets = listAssets(path + '/' + asset);
                assets.addAll(subAssets);
            }
        } else {
            assets.add(path);
        }

    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return assets;
}

//復制
private void copyAssetFile(String src, String dst) {
        File file = new File(dst);
        Log.i(LOGTAG, String.format("Copying %s -> %s", src, dst));

    try {
        File dir = file.getParentFile();
        if (!dir.exists()) {
            dir.mkdirs();
        }

        InputStream in = mAssetManager.open(src);
        OutputStream out = new FileOutputStream(file);
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int read = in.read(buffer);
        while (read != -1) {
            out.write(buffer, 0, read);
            read = in.read(buffer);
        }
        out.close();
        in.close();

    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

//獲取asset目錄
   public String getAssetsDataDir() {
        String appDataDir = mContext.getApplicationInfo().dataDir;
        return appDataDir + "/assets/";
    }
//調用復制代碼
    public void copyAssets(String path) {
        for (String asset : listAssets(path)) {
            copyAssetFile(asset, getAssetsDataDir() + asset);
        }
    }</pre> 
  
JNI C代碼： 
  //初始化
   JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_jcmels_liba_pybridge_PyBridge_start
        (JNIEnv env, jclass jc, jstring path)
{
    const char pypath = (env)->GetStringUTFChars(env, path, NULL);
    char paths[512];
    snprintf(paths, sizeof(paths), "%s:%s/stdlib.zip", pypath, pypath);
    wchar_t wchar_paths = Py_DecodeLocale(paths, NULL);
    Py_SetPath(wchar_paths);
    Py_Initialize();
    PyRun_SimpleString("import helloPy");
    PyRun_SimpleString("from ctypes import ");//這個為了引入庫，若不需要引入可以不用
    return 0;
}
//釋放
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_jcmels_liba_pybridge_PyBridge_stop
        (JNIEnv env, jclass jc)
{
    Py_Finalize();
    return 0;
}
//調用
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_jcmels_liba_pysayhello_PyBridge_call

  (JNIEnv env, jclass jc){
PyObject myModuleString = PyUnicode_FromString((char)"helloPy"); 
PyObject myModule = PyImport_Import(myModuleString);

PyObject myFunction = PyObject_GetAttrString(myModule, (char)"hello");
PyObject_CallObject(myFunction, NULL);
}</pre> 
  
Python方面就是個簡單的hello函數，返回“hello”字符串。 
  優化 
  當我把上述問題一一解決之后，終于見到之前寫的python代碼里返回的hello語句了。可由此也出現了一個問題，當我調用Python方法的時候，必須先引入模塊，再引入方法，而且當我們需要添加Python方法的時候，我們還要去寫重復的調用方法，只是換個方法名，而且需要再次編譯各平臺so庫，我就想有沒有一種方法可以只修改Python方法和java調用方法，而不去動C方法呢。 
  修改后的流程圖如下： 
   
  優化后流程 
  Python端增加一個路由方法，再寫一個函數字典，把所有方法都加到字典里，C里調用的就是這個路由方法，java端調用的時候傳入json里面包含了所需python方法，當json傳入python中路由方法之后，自動匹配到相應的方法，每次添加新的方法只需要在python中添加字典已經方法，java調用時傳入新的方法即可。 
  Python路由方法： 
  def router(args):
    values = json.loads(args)
    try:
        function = routes[values.get('function')]
        status = 'ok'
        res = function(values)
    except KeyError:
        status = 'fail'
        res = None
    return json.dumps({
        'status': status,
        'result': res,
    }) 
  Python函數字典： 
  routes = {
    'hello': hello,
    'add': add,
    'mul': mul,
} 
  JNI C調用python方法： 
  JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_jventura_pybridge_PyBridge_call
    (JNIEnv *env, jclass jc, jstring payload)
{
    jboolean iscopy;
    const char *payload_utf = (*env)->GetStringUTFChars(env, payload, &iscopy);
    PyObject* myModuleString = PyUnicode_FromString((char*)"helloPy");
    PyObject* myModule = PyImport_Import(myModuleString);
    PyObject* myFunction = PyObject_GetAttrString(myModule, (char*)"router");
    PyObject* args = PyTuple_Pack(1, PyUnicode_FromString(payload_utf));
    PyObject* myResult = PyObject_CallObject(myFunction, args);
    char *myResultChar = PyUnicode_AsUTF8(myResult);
    char *res = malloc(sizeof(char) * strlen(myResultChar) + 1);
    strcpy(res, myResultChar);
    jstring result = (*env)->NewStringUTF(env, res);
    return result;
} 
  java調用： 
  json.put("function", "hello");
PyBridge.call(json); 
  后記 
  到此，Android call Python就基本完成了，調用第三方庫的話只需要把ctype文件（Crystax文件夾中的sources\python\3.5\libs\對應平臺\modules_ctypes.so）放到assets文件夾中就可以通過 cdll.LoadLibrary 來調用第三方庫了。 
    
    
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為什么要用python

Python C

Python C開發步驟

include <stdio.h>

include "Python.h"

JNI Python C

頭文件找不到（Python.h）

沒有移動平臺的python.so

兼容性

找不到.py文件

優化

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