Android 11 - 本机 C++ 库的 System.loadLibrary 需要 60 多秒，在 Android 10 及更低版本上运行速度非常快

Posted 2023-04-19

【中文标题】Android 11 - 本机 C++ 库的 System.loadLibrary 需要 60 多秒，在 Android 10 及更低版本上运行速度非常快

【英文标题】：Android 11 - System.loadLibrary for native C++ library takes 60+ seconds, works perfectly fast on Android 10 and below

【发布时间】：2021-02-11 00:26:51

【问题描述】：

在我们基于游戏引擎 cocos2d-x 的 android 游戏应用程序中，大部分代码都是用 C++ 编写的，自 Android 11 以来我们遇到了一个非常奇怪和关键的问题：

当原生库在 onLoadNativeLibraries 中加载时，它现在突然需要 60 多秒。在 Android 11 之前，一切正常，加载时间为 0.2-3 秒。现在，当您开始游戏时，您会看到 60 多秒的灰屏。

我们已经发现JNI_OnLoad 会在 60 秒停顿结束后直接调用。

这是onLoadNativeLibraries 的代码 功能：

protected void onLoadNativeLibraries()

    try
    
        ApplicationInfo ai = getPackageManager().getApplicationInfo(getPackageName(), PackageManager.GET_META_DATA);
        Bundle bundle = ai.metaData;
        String libName = bundle.getString("android.app.lib_name");
        System.loadLibrary(libName); // line of 60 seconds stall
    
    catch (Exception e)
    
        e.printStackTrace();
    

我们已经尝试过时间分析，但没有任何成功。它只是如何在该功能上花费大量时间。通过调试暂停也不会导致任何进一步的线索。本机调试器不会在代码的 C++ 端显示任何内容。

有人知道为什么会发生这种情况，或者我们可以尝试解决什么问题吗？任何帮助将不胜感激:)

【问题讨论】：

您是否在清单中明确设置了android:extractNativeLibs？您使用哪个 Android Gradle 插件版本构建？发布模式和调试模式的加载时间一样吗？

@Michael 不，我们不这样做 - 我们应该设置它吗？我们使用 gradle-5.6.4。在发布模式下也很长，是的。

我的意思是 Android Gradle 插件。您在项目级 build.gradle 文件中指定为依赖项的那个。它应该有一个以 3 或 4 开头的版本。

另外，这种情况总是发生吗？还是仅在安装新版本应用后第一次使用？

@Michael 抱歉，确实有道理。我们有classpath 'com.android.tools.build:gradle:3.6.1' 是的，它总是会发生。 100% 的时间。

【参考方案1】：

简答：

这是 google 修复但尚未部署的 Android 11 中的错误。

同时，如果您不关心在程序退出/库卸载时调用库中的 static 和 thread_local 变量析构函数，请传递标志 -fno-c++-static-destructors给编译器。 （有关使用 clang 注释的更细粒度的解决方案，请参阅长答案）

我在我的项目（不是 cocos2d）上使用了这个标志，没有任何问题，并且 lib 的加载速度比以前更快。

长答案：

很遗憾，这是 Google 团队在 android 11 (R) 中引入的性能回归。谷歌here正在跟踪该问题。

总而言之，当System.loadLibrary()被调用时，系统使用__cxa_atexit()为加载的库中包含的每个C++全局变量注册一个析构函数

从Android 11(R)开始，该函数在android中的实现有changed：

在 Q 中，__cxa_atexit 使用块的链表，并调用 mprotect 在要修改的单个块上执行两次。 在 R 中，__cxa_atexit 调用 mprotect 在单个连续的处理程序数组上两次。每个数组 条目是 2 个指针。

当它们是许多 C++ 全局变量时，这种变化会大大降低性能，这似乎是 cocos2d so 库中的情况。

Google 已经修复了https://android-review.googlesource.com/c/platform/bionic/+/1464716，但是 如问题所述：

这最早要等到 3 月的 QPR 才会出现在 Android 11 中，并且 由于这不是安全问题，因此 OEM 无需强制执行 真的拿那个补丁。

Google 团队还建议在应用级别通过删除或跳过全局变量的析构函数来使用 workarounds：

对于特定的全局变量，[[clang::no_destroy]] 属性会跳过析构函数调用。 将 -fno-c++-static-destructors 传递给编译器以跳过所有静态变量的析构函数。该标志也跳过析构函数 对于 thread_local 变量。如果有 thread_local 变量 重要的析构函数，可以用 [[clang::always_destroy]] 覆盖编译器标志。 将 -Wexit-time-destructors 传递给编译器，使其对退出时间析构函数的每个实例发出警告，以突出显示 __cxa_atexit 注册来自。

【讨论】：

-fno-c++-static-destructors 似乎工作得很好。非常感谢。我们已经尝试用各种技巧调试了 4 天，但无济于事。谢谢你:)