Pattern Rust per Android

Questa pagina contiene informazioni sulla registrazione di log Android, fornisce un esempio di AIDL Rust, spiega come chiamare Rust da C e fornisce istruzioni per l'interoperabilità Rust/C++ utilizzando CXX.

Logging Android

L'esempio seguente mostra come registrare i messaggi in logcat (sul dispositivo) o stdout (sull'host).

Nel modulo Android.bp, aggiungi liblogger e liblog_rust come dipendenze:

rust_binary {
    name: "logging_test",
    srcs: ["src/main.rs"],
    rustlibs: [
        "liblogger",
        "liblog_rust",
    ],
}

Successivamente, aggiungi questo codice alla sorgente Rust:

use log::{debug, error, LevelFilter};

fn main() {
    let _init_success = logger::init(
        logger::Config::default()
            .with_tag_on_device("mytag")
            .with_max_level(LevelFilter::Trace),
    );
    debug!("This is a debug message.");
    error!("Something went wrong!");
}

ovvero aggiungi le due dipendenze mostrate sopra (liblogger e liblog_rust), chiama il metodo init una volta (puoi chiamarlo più volte se necessario) e registra i messaggi utilizzando le macro fornite. Consulta il crate logger per un elenco delle possibili opzioni di configurazione.

Il crate logger fornisce un'API per definire cosa vuoi registrare. A seconda che il codice venga eseguito sul dispositivo o sull'host (ad esempio nell'ambito di un test lato host), i messaggi vengono registrati utilizzando android_logger o env_logger.

Esempio di AIDL Rust

Questa sezione fornisce un esempio in stile Hello World di utilizzo di AIDL con Rust.

Utilizzando la sezione Panoramica di AIDL della Guida per gli sviluppatori Android come punto di partenza, crea external/rust/binder_example/aidl/com/example/android/IRemoteService.aidl con il seguente contenuto nel file IRemoteService.aidl:

// IRemoteService.aidl
package com.example.android;

// Declare any non-default types here with import statements

/** Example service interface */
interface IRemoteService {
    /** Request the process ID of this service, to do evil things with it. */
    int getPid();

    /**
     * Demonstrates some basic types that you can use as parameters
     * and return values in AIDL.
     */
    void basicTypes(int anInt, long aLong, boolean aBoolean, float aFloat,
            double aDouble, String aString);
}

Poi, all'interno del file external/rust/binder_example/aidl/Android.bp, definisci il modulo aidl_interface. Devi abilitare esplicitamente il backend Rust perché non è abilitato per impostazione predefinita.

aidl_interface {
    name: "com.example.android.remoteservice",
    srcs: [ "aidl/com/example/android/*.aidl", ],
    unstable: true, // Add during development until the interface is stabilized.
    backend: {
        rust: {
            // By default, the Rust backend is not enabled
            enabled: true,
        },
    },
}

Il backend AIDL è un generatore di sorgenti Rust, quindi funziona come altri generatori di sorgenti Rust e produce una libreria Rust. Il modulo della libreria Rust prodotto può essere utilizzato da altri moduli Rust come dipendenza. Come esempio di utilizzo della libreria prodotta come dipendenza, un rust_library può essere definito come segue in external/rust/binder_example/Android.bp:

rust_library {
    name: "libmyservice",
    srcs: ["src/lib.rs"],
    crate_name: "myservice",
    rustlibs: [
        "com.example.android.remoteservice-rust",
        "libbinder_rs",
    ],
}

Tieni presente che il formato del nome del modulo per la libreria generata da AIDL utilizzata in rustlibs è il nome del modulo aidl_interface seguito da -rust; in questo caso, com.example.android.remoteservice-rust.

È quindi possibile fare riferimento all'interfaccia AIDL in src/lib.rs come segue:

// Note carefully the AIDL crates structure:
// * the AIDL module name: "com_example_android_remoteservice"
// * next "::aidl"
// * next the AIDL package name "::com::example::android"
// * the interface: "::IRemoteService"
// * finally, the 'BnRemoteService' and 'IRemoteService' submodules

//! This module implements the IRemoteService AIDL interface
use com_example_android_remoteservice::aidl::com::example::android::{
  IRemoteService::{BnRemoteService, IRemoteService}
};
use binder::{
    BinderFeatures, Interface, Result as BinderResult, Strong,
};

/// This struct is defined to implement IRemoteService AIDL interface.
pub struct MyService;

impl Interface for MyService {}

impl IRemoteService for MyService {
    fn getPid(&self) -> BinderResult<i32> {
        Ok(42)
    }

    fn basicTypes(&self, _: i32, _: i64, _: bool, _: f32, _: f64, _: &str) -> BinderResult<()> {
        // Do something interesting...
        Ok(())
    }
}

Infine, avvia il servizio in un binario Rust come mostrato di seguito:

use myservice::MyService;

fn main() {
    // [...]
    let my_service = MyService;
    let my_service_binder = BnRemoteService::new_binder(
        my_service,
        BinderFeatures::default(),
    );
    binder::add_service("myservice", my_service_binder.as_binder())
        .expect("Failed to register service?");
    // Does not return - spawn or perform any work you mean to do before this call.
    binder::ProcessState::join_thread_pool()
}

Esempio di AIDL asincrono di Rust

Questa sezione fornisce un esempio in stile Hello World di utilizzo di AIDL con Rust asincrono.

Continuando con l'esempio di RemoteService, la libreria di backend AIDL generata include interfacce asincrone che possono essere utilizzate per implementare un server asincrono per l'interfaccia AIDL RemoteService.

L'interfaccia del server asincrono generata IRemoteServiceAsyncServer può essere implementata come segue:

use com_example_android_remoteservice::aidl::com::example::android::IRemoteService::{
    BnRemoteService, IRemoteServiceAsyncServer,
};
use binder::{BinderFeatures, Interface, Result as BinderResult};

/// This struct is defined to implement IRemoteServiceAsyncServer AIDL interface.
pub struct MyAsyncService;

impl Interface for MyAsyncService {}

#[async_trait]
impl IRemoteServiceAsyncServer for MyAsyncService {
    async fn getPid(&self) -> BinderResult<i32> {
        //Do something interesting...
        Ok(42)
    }

    async fn basicTypes(&self, _: i32, _: i64, _: bool, _: f32, _: f64,_: &str,) -> BinderResult<()> {
        //Do something interesting...
        Ok(())
    }
}

L'implementazione del server asincrono può essere avviata nel seguente modo:

#[tokio::main(flavor = "multi_thread", worker_threads = 2)]
async fn main() {
    binder::ProcessState::start_thread_pool();

    let my_service = MyAsyncService;
    let my_service_binder = BnRemoteService::new_async_binder(
        my_service,
        TokioRuntime(Handle::current()),
        BinderFeatures::default(),
    );

    binder::add_service("myservice", my_service_binder.as_binder())
        .expect("Failed to register service?");

    task::block_in_place(move || {
        binder::ProcessState::join_thread_pool();
    });
}

Tieni presente che block_in_place è necessario per uscire dal contesto asincrono che consente a join_thread_pool di utilizzare block_on internamente. Questo perché #[tokio::main] racchiude il codice in una chiamata a block_on e join_thread_pool potrebbe chiamare block_on durante la gestione di una transazione in entrata. Chiamare un block_on dall'interno di un block_on genera un panico. Questo problema può essere evitato anche creando manualmente il runtime tokio manualmente anziché utilizzare #[tokio::main] e poi chiamare join_thread_pool al di fuori del metodo block_on.

Inoltre, la libreria generata dal backend Rust include un'interfaccia che consente di implementare un client asincrono IRemoteServiceAsync per RemoteService, che può essere implementato come segue:

use com_example_android_remoteservice::aidl::com::example::android::IRemoteService::IRemoteServiceAsync;
use binder_tokio::Tokio;

#[tokio::main(flavor = "current_thread")]
async fn main() {
    let binder_service = binder_tokio::wait_for_interface::<dyn IRemoteServiceAsync<Tokio>>("myservice");

    let my_client = binder_service.await.expect("Cannot find Remote Service");

    let result = my_client.getPid().await;

    match result {
        Err(err) => panic!("Cannot get the process id from Remote Service {:?}", err),
        Ok(p_id) => println!("PID = {}", p_id),
    }
}

Chiamare Rust da C

Questo esempio mostra come chiamare Rust da C.

Libreria Rust di esempio

Definisci il file libsimple_printer inexternal/rust/simple_printer/libsimple_printer.rs come segue:

//! A simple hello world example that can be called from C

#[no_mangle]
/// Print "Hello Rust!"
pub extern fn print_c_hello_rust() {
    println!("Hello Rust!");
}

La libreria Rust deve definire le intestazioni che i moduli C dipendenti possono incorporare, quindi definisci l'intestazione external/rust/simple_printer/simple_printer.h come segue:

#ifndef SIMPLE_PRINTER_H
#define SIMPLE_PRINTER_H

void print_c_hello_rust();


#endif

Definisci external/rust/simple_printer/Android.bp come mostrato qui:

rust_ffi {
    name: "libsimple_c_printer",
    crate_name: "simple_c_printer",
    srcs: ["libsimple_c_printer.rs"],

    // Define export_include_dirs so cc_binary knows where the headers are.
    export_include_dirs: ["."],
}

Esempio C binario

Definisci external/rust/c_hello_rust/main.c come segue:

#include "simple_printer.h"

int main() {
  print_c_hello_rust();
  return 0;
}

Definisci external/rust/c_hello_rust/Android.bp come segue:

cc_binary {
    name: "c_hello_rust",
    srcs: ["main.c"],
    shared_libs: ["libsimple_c_printer"],
}

Infine, crea chiamando m c_hello_rust.

Interoperabilità Rust-Java

Il crate jni fornisce l'interoperabilità di Rust con Java tramite Java Native Interface (JNI). Definisce le definizioni dei tipi necessarie per Rust per produrre una libreria Rust cdylib che si collega direttamente a JNI di Java (JNIEnv, JClass, JString e così via). A differenza dei binding C++ che eseguono la generazione di codice tramite cxx, l'interoperabilità Java tramite JNI non richiede un passaggio di generazione di codice durante una build. Pertanto, non ha bisogno di un supporto speciale per il sistema di compilazione. Il codice Java carica cdylib fornito da Rust come qualsiasi altra libreria nativa.

Utilizzo

L'utilizzo nel codice Rust e Java è trattato nella documentazione del crate jni. Segui l'esempio fornito nella sezione Guida introduttiva. Dopo aver scritto src/lib.rs, torna a questa pagina per scoprire come creare la libreria con il sistema di compilazione di Android.

Definizione di build

Java richiede che la libreria Rust venga fornita come cdylib in modo che possa essere caricata dinamicamente. La definizione della libreria Rust in Soong è la seguente:

rust_ffi_shared {
    name: "libhello_jni",
    crate_name: "hello_jni",
    srcs: ["src/lib.rs"],

    // The jni crate is required
    rustlibs: ["libjni"],
}

La libreria Java elenca la libreria Rust come dipendenza required. In questo modo, viene installata sul dispositivo insieme alla libreria Java anche se non è una dipendenza in fase di compilazione:

java_library {
        name: "libhelloworld",
        [...]
        required: ["libhellorust"]
        [...]
}

In alternativa, se devi includere la libreria Rust in un file AndroidManifest.xml, aggiungila a uses_libs nel seguente modo:

java_library {
        name: "libhelloworld",
        [...]
        uses_libs: ["libhellorust"]
        [...]
}

Interoperabilità Rust-C++ utilizzando CXX

Il crate CXX fornisce FFI sicure tra Rust e un sottoinsieme di C++. La documentazione di CXX fornisce buoni esempi di come funziona in generale e ti consigliamo di leggerla prima per acquisire familiarità con la libreria e il modo in cui collega C++ e Rust. L'esempio seguente mostra come utilizzarlo in Android.

Per fare in modo che CXX generi il codice C++ che Rust chiama, definisci un genrule per richiamare CXX e un cc_library_static per raggrupparlo in una libreria. Se prevedi di far chiamare codice Rust da C++ o di utilizzare tipi condivisi tra C++ e Rust, definisci una seconda genrule (per generare un file di intestazione C++ contenente i binding Rust).

cc_library_static {
    name: "libcxx_test_cpp",
    srcs: ["cxx_test.cpp"],
    generated_headers: [
        "cxx-bridge-header",
        "libcxx_test_bridge_header"
    ],
    generated_sources: ["libcxx_test_bridge_code"],
}

// Generate the C++ code that Rust calls into.
genrule {
    name: "libcxx_test_bridge_code",
    tools: ["cxxbridge"],
    cmd: "$(location cxxbridge) $(in) > $(out)",
    srcs: ["lib.rs"],
    out: ["libcxx_test_cxx_generated.cc"],
}

// Generate a C++ header containing the C++ bindings
// to the Rust exported functions in lib.rs.
genrule {
    name: "libcxx_test_bridge_header",
    tools: ["cxxbridge"],
    cmd: "$(location cxxbridge) $(in) --header > $(out)",
    srcs: ["lib.rs"],
    out: ["lib.rs.h"],
}

Lo strumento cxxbridge viene utilizzato sopra per generare il lato C++ del bridge. La libreria statica libcxx_test_cpp viene utilizzata successivamente come dipendenza per il nostro eseguibile Rust:

rust_binary {
    name: "cxx_test",
    srcs: ["lib.rs"],
    rustlibs: ["libcxx"],
    static_libs: ["libcxx_test_cpp"],
}

Nei file .cpp e .hpp, definisci le funzioni C++ come preferisci, utilizzando i tipi wrapper CXX come preferisci. Ad esempio, una definizione di cxx_test.hpp contiene quanto segue:

#pragma once

#include "rust/cxx.h"
#include "lib.rs.h"

int greet(rust::Str greetee);

Mentre cxx_test.cpp contiene

#include "cxx_test.hpp"
#include "lib.rs.h"

#include <iostream>

int greet(rust::Str greetee) {
  std::cout << "Hello, " << greetee << std::endl;
  return get_num();
}

Per utilizzarlo da Rust, definisci un bridge CXX come di seguito in lib.rs:

#[cxx::bridge]
mod ffi {
    unsafe extern "C++" {
        include!("cxx_test.hpp");
        fn greet(greetee: &str) -> i32;
    }
    extern "Rust" {
        fn get_num() -> i32;
    }
}

fn main() {
    let result = ffi::greet("world");
    println!("C++ returned {}", result);
}

fn get_num() -> i32 {
    return 42;
}