移动端之Unity嵌入Android项目开发

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前言

随着元宇宙的概念越来越火爆，各个平台都想和3d虚拟世界搭上关系，Android作为移动端的巨头之一当然也不例外。而App想要搭上元宇宙这趟列车，3d渲染能力必不可缺。Unity作为3d引擎中的热门，具有庞大的开发生态，并且渲染效果和开发效率都非常出色，今天我们就让Unity和Android结合起来，双剑合璧，天下无敌！

我们首先看看Unity和Android的混合开发方案，一般Unity在Android的开发分为三种形式

  • 完全用Unity打包成Apk，所有开发完全在Unity上
  • Android作为主体，把Unity作为库文件引入到Android项目中使用
  • Unity作为主体，把Android的jar/aar引入到Unity项目中使用

第一种实际上几乎不涉及到Android相关的知识，直接用Unity就能打包成Apk，所以很简单，直接跳过。这篇文件主要说第二种方案

1 搭建开发环境

主要使用的开发工具为

  • Android：Android Studio
  • Unity：Unity Editor

具体的搭建教程这里不细说了，网上到处都是这类文章，不过这里建议Android Studio版本在3.3.2以上，Unity在Unity 2019.3.a2以上，否则可能会出现各种问题，这里指路官方的搭建教程：

2 创建Unity项目

2.1 新建项目

安装好合适版本的Unity后，点击新建项目，随意选择一个项目模板，这里我直接选择3D核心模板，然后随便起个项目名称，最后点击创建项目即可：
在这里插入图片描述

2.2 Unity构建配置

创建后我们不对Unity的场景做任何操作，我们直接准备导出工作，首先打开点击右上角File菜单，在弹出的选项中选择Build Setting打开构建设置窗口：
在这里插入图片描述

  • 首先点击上图中红框1右下角的Add Open Scenes把当前的Unity场景添加进去，否则的话不会有任何场景被构建，点击后会显示即将打包的场景在方框内
  • 然后在上图红框2内选择Android平台，可能会需要进行平台的转换，点击如上图右下角的Switch Platform即可。如果还没装过Unity中Android平台相关的模块，Unity会有相关的提示，按照提示去安装即可。
  • 当上面两步骤都完成后，就能看到如图红框3中的内容了。我们暂时不需要管这些配置具体什么意思，我们直接点击勾选Export Project即可

到这里Unity构建的配置就差不多了，但是我们还不能直接导出库文件，还需要进行更多的配置。

2.3 Android环境相关配置

我们知道，要打包Android相关的东西都是要配置好java环境，配置好Android Sdk，然后使用Gradle等工具进行构建，Unity也不例外，我们点击Unity编辑器上面的菜单栏的Edit选项，再选择Preferences，弹出如下图的窗口：
在这里插入图片描述
我们主要需要配置的就是下面的JDK、Android SDK、Android NDK和Gradle这些路径，可以按照默认的设置，前提是有按照Unity转换Android平台时的提示安装这些需要的东西。但是我个人建议自定义去选择和Android Studio的这些部分配置一样的路径，这样一来两边使用的配置都一致，可以减少很多不必要的版本差异问题。

2.4 导出Unity库文件

我们回到Build Setting，点击右下角的Export，选择一个文件夹位置进行保存，Unity就开始自动打包和导出了，如果遇到任何的打包异常，大部分问题都是由于上面打包配置部分的某个地方路径不对。如果都没问题，我们将在我们指定的文件夹中得到如下图的文件：
在这里插入图片描述
如果得到的文件和上图不一致，一般是由于使用了过低的Unity版本。因为Unity官方近些年在这部分有不少改动，所以没法使用于所有版本，当前这篇文章使用的版本是Unity 2021.3.5f1c1。到这里为止，我们得到了可用于Android项目的库文件。

3 创建Android项目

3.1 新建Android项目

我们这里新建一个Android项目，当然，用已有项目也是可以的，但是可能会存在一些配置问题需要修改，我们这里选用新项目，可以减少一些由于旧项目配置差异导致的额外问题。创建过程这里就不细说了，因为只需要一路默认就行了，直到创建成功。

3.2 Android环境相关配置

Android Studio在安装配置的时候已经帮我们配置到了Sdk和Jdk等信息，但我们需要检查一下，这些配置是否和Unity前面配置所用的路径或者版本是一致的，这样可以减少各种版本差异导致的报错。配置路径在File->Project Structure->Sdk Location中。

3.2 导入Unity相关的库

回到前面Unity打包好的库文件所在文件夹，把里面的unityLibrary文件夹直接拖到Android的项目中，这样Android Studio会自动帮我们做一些配置操作，然后把它作为一个module的形式存在，当然，也可以自己对其做一些操作使其和app module融合一起，但是不建议这样做，最好是把它作为单独的一个module，方便后续替换更新。最终如下图所示：
在这里插入图片描述
打开settings.gradle文件检查看是否有把module给包含到项目中，如果没有则手动输入include一下，如下图：
在这里插入图片描述
sync同步一下，不出意外会报出第一个错误：

A problem occurred evaluating project ':unityLibrary'.
> Could not get unknown property 'unityStreamingAssets' for object of type com.android.build.gradle.internal.dsl.AaptOptions$AgpDecorated.
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意思是不知道unityStreamingAssets这个属性是啥东西。既然Android Studio不知道这是啥，那我们就告诉它，打开gradle.properties文件，添加以下代码：

unityStreamingAssets=.unity3d, google-services-desktop.json, google-services.json, GoogleService-Info.plist
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再次同步一下，不出意外的话unityLibrary就正式作为module成为了Android项目的一员。

3.3 Android中跳转到Unity视图

我们首先在App主模块中打开它的build.gradle文件，把unityLibrary依赖一下，毕竟不同的模块，只需要在dependencies的闭包中写下以下代码：

implementation project(path: ':unityLibrary')

这样在App模块中就能访问了。我们打开MainActivity，如果没有则创建。在MainActivity的布局中添加一个按钮，然后给它设置一个监听，里面写上跳转到Unity的代码，其中的UnityPlayerActivity就是unity帮我们创好的Unity的 Activity，代码如下：

findViewById(R.id.showUnityBtn).setOnClickListener(v -> {
    Intent intent = new Intent(MainActivity.this, UnityPlayerActivity.class);
    startActivity(intent);
});

写好了代码，我们先运行一下看看效果如何。可能又会遇到编译问题，例如下面这种：

Manifest merger failed : uses-sdk:minSdkVersion 21 cannot be smaller than version 22 declared in library [:unityLibrary] D:AndroidAndUnityunityLibrarybuildintermediatesmerged_manifestdebugAndroidManifest.xml as the library might be using APIs not available in 21
	Suggestion: use a compatible library with a minSdk of at most 21,
		or increase this project's minSdk version to at least 22,
		or use tools:overrideLibrary="com.unity3d.player" to force usage (may lead to runtime failures)
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很明显，就是说我们unity模块里的minSdkVersion比工程中的minSdkVersion要大，下面还有Suggestion告诉我们怎么改，我们就改一下unity模块里的吧，把minSdkVerson改为21，毕竟大多数情况下是不应该动项目里的配置。把unityLibrary的build.gradle里的minSdkVersion改为21后，我们同步一下，再运行看看。终于运行起来了，界面如下：
在这里插入图片描述

当我们点击按钮时，不出意外又报错了！报错信息一般如下：

Process: com.demo.andunity, PID: 16924
    java.lang.RuntimeException: Unable to start activity ComponentInfo{com.demo.andunity/com.unity3d.player.UnityPlayerActivity}: android.content.res.Resources$NotFoundException: String resource ID #0x0
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很明显，意思是有某个资源id找不到，说明我们还少了一些东西。回想之前Unity之前打包出来的东西，还有个launcher文件夹，从名字可以看出它本来就应该作为一个启动入口存在的，但我们使用了Android项目里的App主模块，因此有些launcher里的资源就找不到了。我们在launcher的子文件夹里找到res文件夹里的资源，直接复制到unityLibrary的res目录下。我们再次启动app，然后点击按钮进行跳转，拨开云雾见青天，我们终于看到了Unity的启动画面和场景画面，由于我们什么都没放上去，因此显示的是Unity的默认空场景，如下图：
在这里插入图片描述
到这里我们已经成功把Unity作为一个module集成到了我们的Android项目里，并且对没对App主模块做太多额外的操作，仅仅依赖了一下unityLibrary和进行了activity跳转。

4 进阶扩展

4.1 包体积优化

虽然我们成功把Unity嵌入了Android里，但移动端一直存在着一个不成文的规定，那就是APP的包体积要尽量的小，我们看看新增了Unity模块后包体积增大了多少（都以debug版本来算，Android端也未做优化）：

  • Android空项目大小：
    在这里插入图片描述
  • Android增加了Unity模块后的大小：
    在这里插入图片描述
    可以看到，增加了unity模块后直接增加了20M多，这还只是个空的unity，这大小增量肯定忍不了。我们稍微检查一下就能看到大部分的增量都在lib下的so库和Assets下的dll：
    在这里插入图片描述
4.1.1 mono和IL2Cpp

如果去查询过Unity相关的编译知识，就会知道Unity长久以来都在用Mono的编译方式，在这里就不详细说mono具体是什么，大家只需要理解为Unity用mono框架实现跨平台就足够了，感兴趣的可以搜索一下Unity的mono框架。但在新版本的Unity中，引入了IL2CPP的编译方式，这里也不细说IL2CPP是什么，只需要理解为它把C#翻译成一个中间语言，到需要的时候才去解析就行了。这样就不需要引入一套mono框架所需要的DLL了。因此这种编译方式打包出来的unity库所携带的库文件更少，但是运行速度却更快（无需经过mono框架的转换）。

4.1.2 IL2CPP编译打包

我们回到Unity里，按序打开Eidt->Project Settings->Player->Other Settings，打开后按下图进行配置：
在这里插入图片描述
主要是把Mono改成了IL2CPP，这里需要勾选上ARM64，不然会有warming，建议勾选一下，也打包ARM64架构的库，提高对应手机CPU架构的Unity性能。顺带一提，用Mono编译的时候是无法选择ARM64的，可能会在手机适配方面没那么好。然后我们准备打包工程，记得先删除原来生成的文件，不然会出现新的错误，然后重新Export，导出成功后把unityLibrary覆盖Android工程目录下的unityLibrary，记得把minSdkVersion改一下，然后再同步一下，项目中的unityLibrary就多了arm64-v8a的文件夹，并且so的数量也大幅度减少。如图所示：
在这里插入图片描述
我们再次运行项目，然而又又又又报错了！查看报错信息我们看到如下描述：

* Exception is:
org.gradle.api.tasks.TaskExecutionException: Execution failed for task ':unityLibrary:BuildIl2CppTask'.
	at org.gradle.api.internal.tasks.execution.ExecuteActionsTaskExecuter.lambda$executeIfValid$1(ExecuteActionsTaskExecuter.java:188)
...........省略若干报错.............
Caused by: org.gradle.api.InvalidUserDataException: NDK is not installed

NDK is not installed！原来是由于我们转换了编译方式，用到了NDK，因此我们再去配置一下NDK路径。打开local.properties配置文件，输入一下NDK路径，可以直接复制Unity里配置的路径过来。比如我的项目里配置的是这样：

ndk.dir=C:\Program Files\Unity\Hub\Editor\2021.3.15f1c1\Editor\Data\PlaybackEngines\AndroidPlayer\NDK
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再打包一下，这次不出意外是成功了，我们看下Apk大小：
在这里插入图片描述
勉强比之前的小了一点，但是似乎也不太行啊？其实这里是有区别的，我们前面Mono方式打包的时候是只有一个armeabi-v7a了文件夹，现在是多了一个arm64-v8a文件夹，我们为了能真实点比较，我们暂时把这个arm64-v8a给去掉，我们在主模块的build.gradle中把项目指定为armeabi-v7a：

ndk {
    abiFilters 'armeabi-v7a'
}
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再次打包，看看大小：
在这里插入图片描述
可以减去Apk空项目时的6.5M大小，那么Unity模块也只占了和空项目差不多的大小，也在6-7M左右。当然，Unity包体积的优化还有更多手段，但那些都是后话了，光这一个简单的优化也已经能满足很多app的需求了，毕竟别忘了我们用的可是Debug编译，换成Release编译包体积大小还会再次减小。

4.2 局部渲染

前面我们打开Unity的Activity，我们可以看到场景是沾满全屏的，但很多场景中我们都需要把Unity的视图嵌入原生的页面中，那么有没有方法让其只显示在一个自定义View的范围内呢？答案当然是有的。我们主要是启动了一个叫UnityPlayerActivity的Activity，我们进入这个Activity查看，可以看到以下代码：

// Setup activity layout
@Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
    requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);
    super.onCreate(savedInstanceState);

    String cmdLine = updateUnityCommandLineArguments(getIntent().getStringExtra("unity"));
    getIntent().putExtra("unity", cmdLine);

    mUnityPlayer = new UnityPlayer(this, this);
    setContentView(mUnityPlayer);
    mUnityPlayer.requestFocus();
}

这里创建了一个UnityPlayer，然后把它设为当前的ContentView。那么我们只需要稍微改造一下，新建一个布局，在布局中新建一个有大小的FrameLayout，然后把这个UnityPlayer作为子View添加到我们创建的帧布局就行了，修改后的代码如下：

// Setup activity layout
@Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
    requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE);
    super.onCreate(savedInstanceState);

    String cmdLine = updateUnityCommandLineArguments(getIntent().getStringExtra("unity"));
    getIntent().putExtra("unity", cmdLine);

    mUnityPlayer = new UnityPlayer(this, this);
    setContentView(R.layout.unity_layout);
    FrameLayout frameLayout = findViewById(R.id.unityView);
    frameLayout.addView(mUnityPlayer);
    mUnityPlayer.requestFocus();
}

再次编译运行打开，点击跳转按钮，可以看到如下的界面：
在这里插入图片描述
到这里我们就做到了简单的局部渲染，但我们只是演示了一种最简单的方式，反正UnityPlayer实际上就是继承自Framelayout，所以我们可操作性有很多，就靠大家自由发挥了。

4.3 限制问题

Unity嵌入Android存在一个较大的限制问题，可以说是官方设计的缺陷，那就是退出Unity所在的Activity会销毁UnityPlayer，而UnityPlayer会直接杀死自己所在的进程，就是这么的暴力！那么如果把其放在主进程中，一退出Unity的Activity整个App就退出了，这当然是不能忍受的。官方建议的解决方案是把Unity的Activity放在另一个进程中，从而避免了直接退出主进程。但实际上这样的办法也不是很好，毕竟进程间通信不是那么的方便快捷，会有更多的麻烦需要处理。既然会杀死当前进程，那么机智的小伙伴们肯定想到了办法：重写销毁方法屏蔽掉这个杀死进程的逻辑，不就ok了？即使无法重写也能用反射的方式强行就修改。但实际上，Unity既然这样做就有它的理由，当大家屏蔽掉这个逻辑后，就会出现各种奇怪的现象，比如再次启动时崩溃、显示的视图不正确等等各种问题接踵而来。因此不得已满世界找解决方案，包括国外各种论坛，找来找去最终还是没有比较稳妥的解决方案。只能求助于Unity官方，结果官方明确表明暂时没有方法解决这个问题，只能给它起个进程。然后转头提出了一个商业的方案，大概意思是跟他们合作，把App给他们，他们帮忙实现非子进程方式接入，看看这是正常官方能干出来的事吗？自己家引擎的问题，这钱怎么好意思拿，也不吐槽太多了，希望官方后续能看看这块的诉求并且处理一下，毕竟市场还是很大的。总结就是，现在想要Unity结合Android，就需要另起进程，处理好进程间通信，并且有几M的包体增加。当这些问题都能接受，那么App集成上Unity还是很美妙的，毕竟Unity的生态实在是太好，开发效率极佳，效果表现也不差。

本图文内容来源于网友网络收集整理提供，作为学习参考使用，版权属于原作者。
THE END
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