Rust 跨平臺-Android 和鴻蒙 OS

1. 安裝 rustup

rustup 是 Rust 的安裝和版本管理工具

$ curl --proto '=https' --tlsv1.2 https://sh.rustup.rs -sSf | sh

該命令會安裝 rusup 和最新的穩定版本的 Rust；包括：

  • rustc Rust 編譯器，用于將 Rust 代碼編譯成可執行文件或庫。

  • cargo Rust 的包管理器和構建工具，用于管理項目依賴、編譯項目、運行測試等。

  • rustfmt 代碼格式化工具，用于自動格式化 Rust 代碼以符合官方風格指南。

  • clippy 靜態分析工具，用于捕捉常見錯誤和改進代碼質量。

  • 其他工具，如rustdoc用于生成文檔等。

成功后控制臺會輸出：Rust is installed now. Great!

macOS 系統上需要安裝：xcode-select --install

cargo 在開發中較為常用，算是打交道最多的工具之一

2. 標準庫 Rust Standard Library

標準庫是 Rust 編程語言的官方庫，提供了一系列預先編寫好的類型和函數，用來處理常見的任務，如：

  1. 基本數據類型（比如i32， u64， f32等）。

  2. 集合類型（如Vec<T>， HashMap<K, V>等）。

  3. 輸入/輸出（I/O）操作，包括文件操作和網絡編程。

  4. 線程和并發編程工具。

  5. 其他有用的工具，如字符串處理、日期和時間操作等。

渠道

通常情況下安裝 rustup 的時候，標準庫就已經安裝到本地；但是 rust 有幾種發布渠道，用于提供不同穩定程度的 Rust 版本，Rust 的三個主要發布渠道是：

  1. Stable（穩定版）：這是大多數用戶推薦使用的版本。它每六周發布一次，提供最新的功能和改進，但只包括那些經過充分測試和認為穩定的特性。

  2. Beta（測試版）：這個版本比 Stable 新，但可能包含一些即將納入下一個 Stable 版本的特性和改進。它主要用于測試即將發布的功能，以確保它們在正式成為穩定版之前沒有問題。

  3. Nightly（每夜構建版）：這是最前沿的版本，包括了所有最新開發的特性。這些特性可能未完全穩定或待評估，因此這個版本主要用于實驗和評估最新的語言改進。Nightly 版本，顧名思義，每夜更新一次，包括最新的代碼提交。

安裝

  • 列出已安裝的版本

rustup toolchain list

  • 安裝新的版本

rustup toolchain install beta

或者

rustup toolchain install nightly

切換版本

切換全局（即默認）Rust 版本，使用rustup default命令：

rustup default stable
rustup default beta
rustup default nightly

這些命令會將你的系統默認 Rust 版本切換為相應的版本。

為特定項目切換版本

如果你只想為特定的項目切換 Rust 版本，而不影響全局設置，可以在項目目錄內使用以下命令設置目錄級別的默認版本：

rustup override set stable
rustup override set beta
rustup override set nightly

補裝標準庫源碼

rustup component add rust-src

每一個 toolchain 都有自己的源碼

建議安裝 stable 和 nightly 的源碼，因為只有 nightly 版本支持編譯鴻蒙系統

如果不安裝后續鴻蒙 OS 下編譯會報錯，根據提示安裝也行

為特定目標平臺編譯代碼

在 stable 下，rust 支持 android 平臺的編譯，通過 rustup target list |grep android 可以查看支持的所有平臺架構

% rustup target list |grep android                                                                                                                                                    24-03-19 - 15:46:34
aarch64-linux-android (installed)
arm-linux-androideabi (installed)
armv7-linux-androideabi (installed)
i686-linux-android (installed)
thumbv7neon-linux-androideabi (installed)
x86_64-linux-android (installed)

如果已安裝，后面會有 （installed） 標識；建議一次性都安裝上：

rustup target add aarch64-linux-android arm-linux-androideabi armv7-linux-androideabi i686-linux-android thumbv7neon-linux-androideabi x86_64-linux-android

鴻蒙 OS 下需要切換到 nightly，通過 rustup target list |grep ohos 可以查看支持的所有平臺架構：

% rustup target list |grep ohos                                                         
aarch64-unknown-linux-ohos (installed)
armv7-unknown-linux-ohos (installed)
x86_64-unknown-linux-ohos (installed)

同樣，建議一次性都安裝上

3. 創建 Rust Library 工程

使用命令行創建：

cargo new demo --lib

或者使用 IDE，推薦使用 Jetbrains 的 RustRover

此時目錄結構如下：

demo
├── Cargo.toml
└── src└── lib.rs

Cargo.toml 的配置

[lib]

[lib]
crate-type = ["cdylib"]

crate-type屬性用于指定編譯目標類型。這些類型決定了編譯器會如何編譯你的代碼。以下是一些常見的crate-type值及其區別：

1. bin

  • 描述：一個可執行的二進制文件。

  • 使用場景：當你想要創建一個可以直接運行的程序時，使用此類型。大多數應用程序都是以bin類型編譯的。

2. lib

  • 描述：一個庫文件，可以被其他 Rust 包作為依賴使用。

  • 使用場景：如果你正在開發一個提供函數、類型或特性給其他包使用的庫，應選擇此類型。

3. rlib

  • 描述：Rust 編譯的庫文件，包含元數據和符號，供后續的 Rust 編譯階段使用。

  • 使用場景：當你想要編譯一個 Rust 庫供其他 Rust 項目使用，并期望進行鏈接和代碼生成優化時。

4. dylib

  • 描述：一個動態鏈接庫（DLL），可以在運行時被 Rust 或其他語言的應用程序動態鏈接。

  • 使用場景：當你想要創建一個可以被多個程序共享的庫，或者當你需要和其他使用動態鏈接的語言互操作時。

5. cdylib

  • 描述：一個為 C 語言接口定制的動態鏈接庫。它移除了 Rust 特有的元數據，只保留了可以從 C 或其他語言調用的符號。

  • 使用場景：當你開發一個 Rust 庫，希望能夠被 C 或其他語言作為動態鏈接庫使用時。這是創建跨語言共享庫的常見方式。

6. staticlib

  • 描述：靜態庫（.a文件），可以被 C 語言或其他語言的應用程序在編譯時靜態鏈接。

  • 使用場景：如果你想要創建一個可以被其他語言靜態鏈接的庫，或希望你的 Rust 代碼被編譯進一個單獨的二進制文件，而不依賴于 Rust 的運行時或其他動態庫。

7. proc-macro

  • 描述：一個過程宏庫，用于創建自定義#[derive]宏或其他類型的宏。

  • 使用場景：當你想要創建新的宏來擴展 Rust 語法，比如自定義派生屬性或宏指令時。

[dependencies] 和 [features]

由于需要區分 android 和 ohos 兩個平臺的特定庫，所以有一些依賴庫需要配置為可選的，然后使用 cargo 構建的時候添加 --features 參數來分別進行交叉編譯

對于 android 平臺，需要引入 jni 庫，來和 java/kotlin 互相調用

rust 和 node 互相調用可以使用 node-bindgen，但遺憾的是，node-bindgen并不兼容鴻蒙系統；不過已經有人基于node-bindgen兼容了 ohos：https://crates.io/crates/ohos-node-bindgen

對于 ohos 平臺，需要引入 ohos-node-bindgen 庫，來和 node 通信；由于 ohos-node-bindgen 依賴 socket2，然而 socket2 在 ohos 下有 bug，所以這里需要使用https://github.com/stuartZhang/socket2.git 來替換 ohos-node-bindgen 內部依賴的socket2版本

最終配置如下

[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" }

也就是說：

  • dashmap、threadpool 和 log 是所有平臺下都參與編譯的庫

  • android 單獨編譯：jni 和 android_logger

  • ohos 單獨編譯：ohos-node-bindgen 和 socket2

  • 另外，features 的默認值為 android

編寫代碼 - lib.rs

由于存在不同的 features，所以對于 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 {// 將 Rust 字符串轉換為 JNI 字符串let result = env.new_string("Hello from Rust!").expect("Couldn't create Java string!");// 返回結果result.into_inner()
}

#[cfg(feature = "android")]：與上述 features 對應

#[no_mangle] 則是禁用駝峰警告

對于 ohos：

#[cfg(feature = "ohos")]
#[ohos_node_bindgen]
pub extern "C" fn add(l: i32, r: i32) -> i32 {l + r
}

#[cfg(feature = "ohos")]：與上述 features 對應

#[ohos_node_bindgen] 則是標識 add 函數可以被 node 端調用

node-bindgen 的大致原理如下：

1. FFI（外部函數接口）

Node.js 的原生模塊基于 C++ 和 Node.js 的 N-API（原生 API），N-API 提供了一套與 V8 引擎解耦的接口，使原生模塊在 Node.js 版本升級時保持兼容。node-bindgen 底層利用 Rust 的外部函數接口（FFI）能力，通過這些接口與 Node.js 通信。

Rust 的 FFI 功能允許其調用 C 語言 API。因此，node-bindgen 實際上是通過 Rust 的 FFI 調用 Node.js 的 N-API 來創建和管理 JavaScript 值，以及執行與 JavaScript 環境的交互。

2. 宏和屬性

node-bindgen 提供了一系列宏（例如 #[node_bindgen]），這些宏在編譯時自動生成將 Rust 函數暴露為 Node.js 可調用函數的膠水代碼。這個過程包括自動生成用于參數轉換和返回值處理的代碼，使 Rust 函數能夠直接接收來自 JavaScript 的參數并返回可以直接在 JavaScript 中使用的結果。

3. 內存管理

Rust 和 JavaScript 之間的內存管理是 node-bindgen 的關鍵部分。Rust 有自己的內存管理規則，主要基于所有權和生命周期，而 JavaScript 的內存則由垃圾收集器自動管理。node-bindgen 必須確保在這兩種內存管理模型之間正確地橋接，包括處理 Rust 中的數據所有權轉移和確保 JavaScript 對象在需要時保持存活。

4. 異步操作

Node.js 廣泛使用異步操作，而 Rust 也有強大的異步支持。node-bindgen 支持將 Rust 的異步操作暴露給 Node.js。這通過將 Rust 的 Future 轉換為 Node.js 的 Promise 來實現。node-bindgen 會自動處理這種轉換，允許開發者以 Promise 的形式在 JavaScript 中接收 Rust 異步操作的結果。

5. 類型轉換

node-bindgen 自動處理 Rust 類型和 JavaScript 類型之間的轉換。對于簡單類型（如數字和字符串），這通常是直接的。但對于復雜類型（如結構體或枚舉），node-bindgen 生成的代碼會負責序列化和反序列化操作，確保兩種語言之間可以無縫交換復雜數據結構。

總結

node-bindgen 利用 Rust 的 FFI 能力、宏系統、強類型系統和異步特性，提供了一種高效、類型安全的方式來將 Rust 代碼與 Node.js 集成。它自動處理大部分繁瑣的膠水代碼編寫工作，使得 Rust 和 Node.js 之間的交互變得更加簡單直接。這樣的設計允許開發者專注于實現應用邏輯，而無需深入底層的語言綁定細節。理解頗為淺陋，如有任何問題可私 1239604859@qq.com 討論

編譯 - android 平臺的產物

官方提供了 cargo-ndk 工具，它簡化了為 Android 使用 Rust 編寫原生代碼庫（.so 文件）的過程。

  • 下載安卓 NDK，并配置到環境變量

export ANDROID_HOME=$HOME/ssd/Android/sdk
PATH="$ANDROID_HOME/ndk-bundle:$PATH"
export PATH

  • 安裝 cargo-ndk

cargo install cargo-ndk

  • 使用 cargo-ndk 構建你的項目

cargo ndk -t armv7-linux-androideabi -t aarch64-linux-android -o ../../MonitorTestClient/app/src/main/jniLibs build --release

  • 參數解釋

    • -t 或 --target：指定目標架構

    • -o 或 --output：指定輸出目錄，這里的目錄會用于存放編譯生成的 .so 文件

    • build：是 cargo 的子命令，用于編譯項目，會傳遞它以及任何附加參數給 cargo build

編譯 - ohos 平臺的產物

官方沒有為鴻蒙系統提供類似cargo-ndk的工具，需要手動配置編譯參數

1. 首先切換到 nightly 渠道

rustup override set nightly

2. 配置環境變量：

# huawei
export OHOS_HOME=$HOME/ssd/huawei/sdk
export OHOS_API_V=9
export OHOS_CORE_V=3.1.0
export OH_NDK_ROOT=$OHOS_HOME/openharmony/$OHOS_API_V/native
PATH="$OHOS_HOME/hmscore/$OHOS_CORE_V/toolchains:$PATH"
export PATH

單獨配置 OHOS_API_V 的好處是如果華為更新了 Native SDK，可以更方便的動態切換

3. 創建 ohos 對應 target 的可執行腳本，例如和config.toml中 [target.aarch64-unknown-linux-ohos] 對應

  • 創建位置：~/.cargo

  • aarch64-unknown-linux-ohos-clang.sh

#!/bin/sh
. $HOME/.bash_profile
exec $OH_NDK_ROOT/llvm/bin/clang \-target aarch64-linux-ohos \--sysroot=$OH_NDK_ROOT/sysroot \-D__MUSL__ \"$@"

  • armv7-unknown-linux-ohos-clang.sh

#!/bin/sh
. $HOME/.bash_profile
exec $OH_NDK_ROOT/llvm/bin/clang \-target arm-linux-ohos \--sysroot=$OH_NDK_ROOT/sysroot \-D__MUSL__ \-march=armv7-a \-mfloat-abi=softfp \-mtune=generic-armv7-a \-mthumb \"$@"

  • x86_64-unknown-linux-ohos-clang.sh

#!/bin/sh
. $HOME/.bash_profile
exec $OH_NDK_ROOT/llvm/bin/clang \-target x86_64-linux-ohos \--sysroot=$OH_NDK_ROOT/sysroot \-D__MUSL__ \"$@"

  • . $HOME/.bash_profile 根據實際情況進行修改，只要能拿到 $OH_NDK_ROOT 即可

4. 通用配置：config.toml

  • 創建位置：~/.cargo

# 鴻蒙編譯工具鏈-目前只能手動配置:
[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"# 會概率性地失敗于exit code: 0xc0000005, STATUS_ACCESS_VIOLATION錯誤 - 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"]

  • [alias] 作用是使得：

    ????cargo ohos-build --release 等價于 cargo build -Zbuild-std --target=aarch64-unknown-linux-ohos --target=armv7-unknown-linux-ohos --target=x86_64-unknown-linux-ohos --release

  • 對于我們演示的 demo 工程，最終編譯命令行如下

cargo ohos-build --release --features ohos

4. Android 工程測試 rust 產物

把動態庫拷貝到 app 模塊中

src
├── androidTest
├── main
│?? ├── jniLibs
│?? │?? ├── arm64-v8a
│?? │?? │?? └── libdemo.so
│?? │?? └── armeabi-v7a
│?? │??     └── libdemo.so

創建對應包名的單例

object NativeLib {init {System.loadLibrary("demo")}external fun hello(): Stringexternal fun mapTest()
}

在 MainActivity 中調用

val nstr = NativeLib.hello()
Log.d(TAG, "onCreate: $nstr")
2024-03-19 19:32:32.207 11941-11941 MainActivity             D  onCreate: Hello from Rust!

5. ohos 工程測試 rust 產物

把動態庫拷貝到 entry 模塊中

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
@Component
struct Index {@State message: string = 'Hello World';build() {Row() {Column() {Text(this.message).fontSize(50).fontWeight(FontWeight.Bold)Button("計 算").fontSize(50).fontWeight(FontWeight.Bold).onClick(() => {let sum = hello.add(3, 5);this.message = "3 + 5 = " + sum.toString();})}.width('100%')}.height('100%')}
}

運行結果：

? ?? ?

6. 團隊介紹

「三翼鳥數字化技術平臺-智家APP平臺」通過持續迭代演進移動端一站式接入平臺為三翼鳥APP、智家APP等多個APP提供基礎運行框架、系統通用能力API、日志、網絡訪問、頁面路由、動態化框架、UI組件庫等移動端開發通用基礎設施；通過Z·ONE平臺為三翼鳥子領域提供項目管理和技術實踐支撐能力，完成從代碼托管、CI/CD系統、業務發布、線上實時監控等Devops與工程效能基礎設施搭建。

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Windows下activemq開啟jmx

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1.activemq版本信息 activemq&#xff1a;apache-activemq-5.18.4 2.Windows下activemq開啟jmx 1.進入activemq conf目錄&#xff0c;備份activemq.xml文件 2.編輯activemq.xml文件&#xff0c;在broker節點增加useJmx"true" <broker xmlns"http://active…
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