行业知识
Rust跨平台-Android和鸿蒙OS
安装 rustup
rustup 是 Rust 的安装和版本管理工具
$ curl --proto '=https' --tlsv1.2 https://sh.rustup.rs -sSf | sh
该命令会安装 rusup 和最新的稳定版本的 Rust；包括：
- rustc Rust 编译器，用于将 Rust 代码编译成可执行文件或库。
- cargo Rust 的包管理器和构建工具，用于管理项目依赖、编译项目、运行测试等。
- rustfmt 代码格式化工具，用于自动格式化 Rust 代码以符合官方风格指南。
- clippy 静态分析工具，用于捕捉常见错误和改进代码质量。
- 其他工具，如rustdoc用于生成文档等。
成功后控制台会输出：Rust is installed now. Great!
macOS系统上需要安装：xcode-select --install
cargo 在开发中较为常用，算是打交道最多的工具之一
标准库 Rust Standard Library
标准库是 Rust 编程语言的官方库，提供了一系列预先编写好的类型和函数，用来处理常见的任务，如：
- 基本数据类型（比如i32, u64, f32等）。
- 集合类型（如Vec, HashMap等）。
- 输入/输出（I/O）操作，包括文件操作和网络编程。
- 线程和并发编程工具。
- 其他有用的工具，如字符串处理、日期和时间操作等。
渠道
通常情况下安装 rustup 的时候，标准库就已经安装到本地；但是 rust 有几种发布渠道，用于提供不同稳定程度的 Rust 版本，Rust 的三个主要发布渠道是：
- Stable（稳定版）：这是大多数用户推荐使用的版本。它每六周发布一次，提供最新的功能和改进，但只包括那些经过充分测试和认为稳定的特性。
- Beta（测试版）：这个版本比 Stable 新，但可能包含一些即将纳入下一个 Stable 版本的特性和改进。它主要用于测试即将发布的功能，以确保它们在正式成为稳定版之前没有问题。
- Nightly（每夜构建版）：这是最前沿的版本，包括了所有最新开发的特性。这些特性可能未完全稳定或待评估，因此这个版本主要用于实验和评估最新的语言改进。Nightly 版本，顾名思义，每夜更新一次，包括最新的代码提交。
安装
- 列出已安装的版本
rustup toolchain list
- 安装新的版本
rustup toolchain install beta
或者
rustup toolchain install nightly
切换版本
切换全局（即默认）Rust版本，使用rustup default命令：
rustup default stablerustup default betarustup default nightly
这些命令会将你的系统默认Rust版本切换为相应的版本。
为特定****项目****切换版本
如果你只想为特定的项目切换Rust版本，而不影响全局设置，可以在项目目录内使用以下命令设置目录级别的默认版本：
rustup override set stablerustup override set betarustup override set nightly
补装标准库源码
rustup component add rust-src
每一个 toolchain 都有自己的源码
建议安装 stable 和 nightly 的源码，因为只有 nightly 版本支持编译鸿蒙系统
如果不安装后续鸿蒙OS下编译会报错，根据提示安装也行
为特定目标平台编译代码
在 stable 下，rust 支持 android 平台的编译，通过 rustup target list |grep android 可以查看支持的所有平台架构
% rustup target list |grep android 24-03-19 - 15:46:34aarch64-linux-android (installed)arm-linux-androideabi (installed)armv7-linux-androideabi (installed)i686-linux-android (installed)thumbv7neon-linux-androideabi (installed)x86_64-linux-android (installed)
如果已安装，后面会有 (installed) 标识；建议一次性都安装上：
rustup target add aarch64-linux-android arm-linux-androideabi armv7-linux-androideabi i686-linux-android thumbv7neon-linux-androideabi x86_64-linux-android
鸿蒙OS下需要切换到 nightly，通过 rustup target list |grep ohos 可以查看支持的所有平台架构：
% rustup target list |grep ohos aarch64-unknown-linux-ohos (installed)armv7-unknown-linux-ohos (installed)x86_64-unknown-linux-ohos (installed)
同样，建议一次性都安装上
创建 Rust Library 工程
使用命令行创建：
cargo new demo --lib
或者使用 IDE，推荐使用 Jetbrains 的 RustRover
此时目录结构如下：
demo├── Cargo.toml└── src └── lib.rs
Cargo.toml 的配置
[lib]
[lib]crate-type = ["cdylib"]
crate-type属性用于指定编译目标类型。这些类型决定了编译器会如何编译你的代码。以下是一些常见的crate-type值及其区别：
1. bin
- 描述：一个可执行的二进制文件。
- 使用****场景：当你想要创建一个可以直接运行的程序时，使用此类型。大多数应用程序都是以bin类型编译的。
2. lib
- 描述：一个库文件，可以被其他Rust包作为依赖使用。
- 使用****场景：如果你正在开发一个提供函数、类型或特性给其他包使用的库，应选择此类型。
3. rlib
- 描述：Rust编译的库文件，包含元数据和符号，供后续的Rust编译阶段使用。
- 使用****场景：当你想要编译一个Rust库供其他Rust项目使用，并期望进行链接和代码生成优化时。
4. dylib
- 描述：一个动态链接库（DLL），可以在运行时被Rust或其他语言的应用程序动态链接。
- 使用****场景：当你想要创建一个可以被多个程序共享的库，或者当你需要和其他使用动态链接的语言互操作时。
5. cdylib
- 描述：一个为C语言接口定制的动态链接库。它移除了Rust特有的元数据，只保留了可以从C或其他语言调用的符号。
- 使用****场景：当你开发一个Rust库，希望能够被C或其他语言作为动态链接库使用时。这是创建跨语言共享库的常见方式。
6. staticlib
- 描述：静态库（.a文件），可以被C语言或其他语言的应用程序在编译时静态链接。
- 使用****场景：如果你想要创建一个可以被其他语言静态链接的库，或希望你的Rust代码被编译进一个单独的二进制文件，而不依赖于Rust的运行时或其他动态库。
7. proc-macro
- 描述：一个过程宏库，用于创建自定义#[derive]宏或其他类型的宏。
- 使用****场景：当你想要创建新的宏来扩展Rust语法，比如自定义派生属性或宏指令时。
[dependencies] 和 [features]
由于需要区分 android 和 ohos 两个平台的特定库，所以有一些依赖库需要配置为可选的，然后使用 cargo 构建的时候添加 --features 参数来分别进行交叉编译
对于 android 平台，需要引入 jni 库，来和 java/kotlin 互相调用
rust 和 node 互相调用可以使用 node-bindgen，但遗憾的是，node-bindgen并不兼容鸿蒙系统；不过已经有人基于node-bindgen兼容了ohos：https://crates.io/crates/ohos-node-bindgen
对于 ohos 平台，需要引入 ohos-node-bindgen 库，来和 node 通信；由于 ohos-node-bindgen 依赖 socket2，然而 socket2 在 ohos 下有 bug，所以这里需要使用https://github.com/stuartZhang/socket2.git``来替换 ohos-node-bindgen 内部依赖的socket2版本
最终配置如下
[features]default = ["android"]android = ["dep:jni", "dep:android_logger"]ohos = ["dep:ohos-node-bindgen", "dep:socket2"][dependencies]jni = { version = "0.19.0", optional = true }android_logger = { version = "0.13.3", optional = true }ohos-node-bindgen = { version = "6.0.3", optional = true }socket2 = { version = "0.4.10", optional = true }dashmap = "5.5.3"threadpool = "1.8.1"log = "0.4.21"[patch.crates-io]socket2 = { version = "0.4.10", git = "https://github.com/stuartZhang/socket2.git", branch = "v0.4.x" }也就是说：
- dashmap、threadpool 和 log 是所有平台下都参与编译的库
- android 单独编译：jni 和 android_logger
- ohos 单独编译：ohos-node-bindgen 和 socket2
- 另外，features 的默认值为 android
编写代码 - lib.rs
由于存在不同的 features，所以对于 android：
#[cfg(feature = "android")]#[no_mangle]pub extern "system" fn Java_com_haier_uhome_uplus_hook_monitor_app_NativeLib_hello( env: JNIEnv, _class: JClass,) -> jstring { // 将 Rust 字符串转换为 JNI 字符串 let result = env.new_string("Hello from Rust!").expect("Couldn't create Java string!"); // 返回结果 result.into_inner()}#[cfg(feature = "android")]：与上述 features 对应
#[no_mangle] 则是禁用驼峰警告
对于 ohos：
#[cfg(feature = "ohos")]#[ohos_node_bindgen]pub extern "C" fn add(l: i32, r: i32) -> i32 { l + r}#[cfg(feature = "ohos")]：与上述 features 对应
#[ohos_node_bindgen] 则是标识 add 函数可以被 node 端调用
node-bindgen 的大致原理如下：
- FFI（外部函数接口）
Node.js 的原生模块基于 C++ 和 Node.js 的 N-API（原生API），N-API 提供了一套与 V8 引擎解耦的接口，使原生模块在 Node.js 版本升级时保持兼容。node-bindgen 底层利用 Rust 的外部函数接口（FFI）能力，通过这些接口与 Node.js 通信。
Rust 的 FFI 功能允许其调用 C 语言API。因此，node-bindgen 实际上是通过 Rust 的 FFI 调用 Node.js 的 N-API 来创建和管理 JavaScript 值，以及执行与 JavaScript 环境的交互。
- 宏和属性
node-bindgen 提供了一系列宏（例如 #[node_bindgen]），这些宏在编译时自动生成将 Rust 函数暴露为 Node.js 可调用函数的胶水代码。这个过程包括自动生成用于参数转换和返回值处理的代码，使 Rust 函数能够直接接收来自 JavaScript 的参数并返回可以直接在 JavaScript 中使用的结果。
- 内存管理
Rust 和 JavaScript 之间的内存管理是 node-bindgen 的关键部分。Rust 有自己的内存管理规则，主要基于所有权和生命周期，而 JavaScript 的内存则由垃圾收集器自动管理。node-bindgen 必须确保在这两种内存管理模型之间正确地桥接，包括处理 Rust 中的数据所有权转移和确保 JavaScript 对象在需要时保持存活。
- 异步操作
Node.js 广泛使用异步操作，而 Rust 也有强大的异步支持。node-bindgen 支持将 Rust 的异步操作暴露给 Node.js。这通过将 Rust 的 Future 转换为 Node.js 的 Promise 来实现。node-bindgen 会自动处理这种转换，允许开发者以 Promise 的形式在 JavaScript 中接收 Rust 异步操作的结果。
- 类型转换
node-bindgen 自动处理 Rust 类型和 JavaScript 类型之间的转换。对于简单类型（如数字和字符串），这通常是直接的。但对于复杂类型（如结构体或枚举），node-bindgen 生成的代码会负责序列化和反序列化操作，确保两种语言之间可以无缝交换复杂数据结构。
总结
node-bindgen 利用 Rust 的 FFI 能力、宏系统、强类型系统和异步特性，提供了一种高效、类型安全的方式来将 Rust 代码与 Node.js 集成。它自动处理大部分繁琐的胶水代码编写工作，使得 Rust 和 Node.js 之间的交互变得更加简单直接。这样的设计允许开发者专注于实现应用逻辑，而无需深入底层的语言绑定细节。
编译 - android 平台的产物
官方提供了 cargo-ndk 工具，它简化了为 Android 使用 Rust 编写原生代码库（.so 文件）的过程。
- 下载安卓 NDK，并配置到环境变量
export ANDROID_HOME=$HOME/ssd/Android/sdkPATH="$ANDROID_HOME/ndk-bundle:$PATH"export PATH
- 安装 cargo-ndk
cargo install cargo-ndk
- 使用 cargo-ndk 构建你的****项目
cargo ndk -t armv7-linux-androideabi -t aarch64-linux-android -o ../../MonitorTestClient/app/src/main/jniLibs build --release
- 参数解释
- -t 或 --target：指定目标架构
- -o 或 --output：指定输出目录，这里的目录会用于存放编译生成的 .so 文件
- build：是 cargo 的子命令，用于编译项目，会传递它以及任何附加参数给 cargo build
编译 - ohos 平台的产物
官方没有为鸿蒙系统提供类似cargo-ndk的工具，需要手动配置编译参数
- 首先切换到 nightly 渠道
rustup override set nightly
- 配置环境变量：
# huaweiexport OHOS_HOME=$HOME/ssd/huawei/sdkexport OHOS_API_V=9export OHOS_CORE_V=3.1.0export OH_NDK_ROOT=$OHOS_HOME/openharmony/$OHOS_API_V/nativePATH="$OHOS_HOME/hmscore/$OHOS_CORE_V/toolchains:$PATH"export PATH
单独配置 OHOS_API_V 的好处是如果华为更新了 Native SDK，可以更方便的动态切换
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创建 ohos 对应 target 的可执行脚本，名称和上述“为特定目标平台编译代码”小节中对应
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创建位置：~/.cargo
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aarch64-unknown-linux-ohos-clang.sh
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#!/bin/sh. $HOME/.bash_profileexec $OH_NDK_ROOT/llvm/bin/clang \ -target aarch64-linux-ohos \ --sysroot=$OH_NDK_ROOT/sysroot \ -D__MUSL__ \ "$@"
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armv7-unknown-linux-ohos-clang.sh
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#!/bin/sh. $HOME/.bash_profileexec $OH_NDK_ROOT/llvm/bin/clang \ -target arm-linux-ohos \ --sysroot=$OH_NDK_ROOT/sysroot \ -D__MUSL__ \ -march=armv7-a \ -mfloat-abi=softfp \ -mtune=generic-armv7-a \ -mthumb \ "$@"
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x86_64-unknown-linux-ohos-clang.sh
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#!/bin/sh. $HOME/.bash_profileexec $OH_NDK_ROOT/llvm/bin/clang \ -target x86_64-linux-ohos \ --sysroot=$OH_NDK_ROOT/sysroot \ -D__MUSL__ \ "$@"
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. $HOME/.bash_profile 根据实际情况进行修改，只要能拿到 $OH_NDK_ROOT 即可
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通用配置：config.toml
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创建位置：~/.cargo
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# 鸿蒙编译工具链-目前只能手动配置:[target.aarch64-unknown-linux-ohos]linker = ".cargo/aarch64-unknown-linux-ohos-clang.sh"[target.armv7-unknown-linux-ohos]linker = ".cargo/armv7-unknown-linux-ohos-clang.sh"[target.x86_64-unknown-linux-ohos]linker = ".cargo/x86_64-unknown-linux-ohos-clang.sh"# 会概率性地失败于exit code: 0xc0000005, STATUS_ACCESS_VIOLATION错误 - https://rustcc.cn/article?id=568d35d6-b782-49e9-b9b1-5d870d28f927[profile.dev.package.compiler_builtins]opt-level = 2[alias]ohos-build = ["build", "-Zbuild-std", "--target=aarch64-unknown-linux-ohos", "--target=armv7-unknown-linux-ohos", "--target=x86_64-unknown-linux-ohos"]
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[alias] 作用是使得：
- cargo ohos-build --release 等价于 cargo build -Zbuild-std --target=aarch64-unknown-linux-ohos --target=armv7-unknown-linux-ohos --target=x86_64-unknown-linux-ohos --release
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对于我们演示的 demo 工程，最终编译命令行如下
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cargo ohos-build --release --features ohos
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Android 工程测试 rust 产物
把动态库拷贝到 app 模块中
src├── androidTest├── main│ ├── jniLibs│ │ ├── arm64-v8a│ │ │ └── libdemo.so│ │ └── armeabi-v7a│ │ └── libdemo.so
创建对应包名的单例
object NativeLib { init { System.loadLibrary("demo") } external fun hello(): String external fun mapTest()}在 MainActivity 中调用
val nstr = NativeLib.hello()Log.d(TAG, "onCreate: $nstr")
2024-03-19 19:32:32.207 11941-11941 MainActivity D onCreate: Hello from Rust!
ohos 工程测试 rust 产物
把动态库拷贝到 entry 模块中
entry├── build-profile.json5├── hvigorfile.ts├── libs│ ├── arm64-v8a│ │ └── libdemo.so│ └── armeabi-v7a│ └── libdemo.so
在 Index.ets 中
import hello from "libdemo.so"@Entry@Componentstruct Index { @State message: string = 'Hello World'; build() { Row() { Column() { Text(this.message) .fontSize(50) .fontWeight(FontWeight.Bold) Button("计 算") .fontSize(50) .fontWeight(FontWeight.Bold) .onClick(() => { let sum = hello.add(3, 5); this.message = "3 + 5 = " + sum.toString(); }) } .width('100%') } .height('100%') }}运行结果：
最后
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- 参数解释
- 使用 cargo-ndk 构建你的****项目
- 安装 cargo-ndk
- 安装新的版本
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