Unity Android Plugin开发指南
本文将介绍如何在Unity工程中使用Android或者Java的库，包括：
如何在Unity项目中使用Android Plugin
Unity-Android相互调用
Unity接口设计的最佳实践
如何构建Unity-Android混合项目
如何调试Unity和Android代码
附录：跨虚拟机调用的实现
如何在Unity项目中使用Android Plugin
Android Plugin需要包含一个jar和对应的封装代码。后者用来封装Android代码，提供给Unity项目使用。
jar放在Unity项目的/Assets/Plugins/Android中，Android插件的其他依赖也放在此处。
封装代码可以是C#文件，或者dll文件，都放在/Assets中，若是dll，需在Unity C#工程中添加此dll依赖。
此外，如果Android插件包含资源，按照原有目录结构放到/Assets/Plugins/Android中即可。
如果需要额外的系统权限，需要在AndroidManifest.xml中添加，这个文件默认是没有的，如果要修改的话，必须手动添加一份Unity可用的manifest，可参考【附录】中提供的模板。
最后，工程的结构类似这样：
Assets
└── Plugins
├── Android
│ ├── AndroidManifest.xml
│ ├── android_sdk.jar
│ └── res
│ ├── values
│ └── drawable
└── unity_wrapper.dll
Unity 从5.2.0b3版本开始很好地支持aar格式的文件，可以将资源打包进aar中，不必再放置到该目录下。
Unity与Android之间相互调用
准确来说，应该是两个VM之间的相互调用：mono/il2cpp 和 dalvik/art，分别运行Unity应用和Android应用，这两个虚拟机运行在同一个进程中。
为了方便起见，后文将前者称为Unity，后者称为Android
如上图所示，Unity通过UnityEngine提供的API调用Android的方法；Android借助com.unity.player包提供的API调用Unity的方法。
前者可以直接调用Android对象或者类的方法，而后者只能调用Unity中指定GameObject所挂载的脚本的方法，或者通过动态代理的方式调用Unity的方法。
Unity调用Java方法
UnityEngine提供了两个类来分别访问Java的实例对象以及类对象：
AndroidJavaObject与AndroidJavaClass
前者表示java.lang.Object或其子类，后者表示java.lang.Class。他们提供相同的实例方法：
注意：
T的类型只能为原始值类型（int、long、string等等），或者AndroidJavaObject、AndroidJavaClass，或者内容为原始值类型或AndroidJavaObject的数组
Get和Set方法直接操作成员变量，而不是通过getter或setter
下面将通过一段代码来演示：如何获取一个AndroidJavaClass实例，并且调用其getInstance方法获取其对象，然后调用此对象的方法。
在开始之前，先看一下我们用到的Java类
package example;
public class Player {
private final static Player instance = new Player();
public static Player getInstance() {
return instance;
}
public float volume = 1.0f;
public int getDuration() {}
public void setDataSource(String dataSource) {}
public AudioInfomation getAudioInfomation() {}
}首先，在工程中添加UnityEngine.dll依赖，该文件位于Unity安装目录下的Editor/Data/Managed目录中，注意，添加依赖后，将其设置为不拷贝到本地。
现在，我们来获取Player这个类并获取其单例：
AndroidJavaObject player = new AndroidJavaClass("example.Player").CallStatic("getInstance"); 然后对player对象调用其Java方法：
player.Set("volume", 0.8f);
player.Call("setDataSource", "http://example.com/stream.m4a");
int duration = player.Call("getDuration");
AndroidJavaObject info = player.Call("getAudioInfomation"); 注意，返回值类型为AndroidJavaObject的方法有个共同的缺陷：如果Android侧返回null，该方法将报错：JNI: Init'd AndroidJavaObject with null ptr!。
这是因为，在AndroidJavaObject的构造函数中，遇到IntPtr.Zero(即null)会报错：
internal AndroidJavaObject(IntPtr jobject) : this(){ if (jobject == IntPtr.Zero){ throw new Exception("JNI: Init'd AndroidJavaObject with null ptr!"); } // ... }
该缺陷存在于5.3.1f1版本之前的UnityEngine，一个可行的办法是：先获取Android方法返回结果的指针，如果指针为空就返回null，否则返回指针的对象。
Android调用Unity方法
在Android中，有两种方式调用Unity的方法：
通过AndroidJavaProxy进行无感知调用
通过com.unity3d.player.UnityPlayer.UnitySendMessage方法显式调用
AndroidJavaProxy
AndroidJavaProxy常用于在Unity中实现Java的interface，比如有这么一个java interface:package demo; interface PlayStateListener { void onBufferFinished(SongInfo songInfo); void onBufferProgress(String songId, long buffered, long total); }对应的C#类就是这样：
class PlayStateChangedHandler : AndroidJavaProxy { internal PlayStateChangedHandler() : base(new AndroidJavaClass("demo.PlayStateListener")) { } public void onBufferFinished(AndroidJavaObject songInfoObject) { } public void onBufferProgress(string songId, long buffered, long total) { } }有几点需要注意：
Unity侧的方法必须为public，且有相同的名称和类似的签名
如果Android侧方法的传参或返回值为类类型，对应Unity侧只能为AndroidJavaObject
4.6.8f1版本的UnityEngine有BUG，无法在AndroidJavaProxy中传递long类型的值，该问题在Unity 5中已经修复有关AndroidJavaProxy的实现，在附录中有详细介绍
UnityPlayer.UnitySendMessage
这需在Android工程中添加Unity提供的jar依赖，它位于Unity安装目录下：
/Editor/Data/PlaybackEngines/AndroidPlayer/Viariations/{backend}/{buildType}/Classes/classes.jar其中，backend是Unity项目脚本执行器的类型，有mono和il2cpp两种，与Unity项目的”Script Backend”一致。
然后通过以下代码来访问挂载在TGameObj对象上的脚本的OnButtonClick方法：
UnityPlayer.UnitySendMessage("TGameObj", "OnButtonClick", "Greetings from Java");
Unity接口设计的最佳实践
本节将介绍一个用于封装Java代码的通用设计方式，可以高效地将Java代码的API“移植”到C#，同时保持可扩展性。该设计将Java代码中的类及其结构反射到C#代码中，至于该类的细节（比如继承关系、接口实现等）将被忽略，因为需要反射的都是暴露给用户的API接口，用户不应该关心这些细节。如下图所示：
Java中的demo.Foo类通过Reflection反射到C#的Mirrored.Foo中，demo.Foo中的公共字段和方法都按照原有结构被反射。
注意，这里的反射只是单向地从Java反射到C#。如果要从C#反射到Java，可以参考本节进行扩展。
反射的实现
在开始之前，我们需要明确哪些类需要反射。对于int, long, double等原始类型以及string类型，UnityEngine已经帮我们处理好了，只剩下java.lang.Object的派生类需要我们反射。
反射基类的设计
我们使用AndroidObjectMirror作为反射类的父类。
public abstract class AndroidObjectMirror : System.IDisposable { protected AndroidJavaObject AJObject { get; private set; } internal void FromJava(AndroidJavaObject ajo) { AJObject = ajo; InitFromJava(ajo); } public virtual void Dispose() { AJObject?.Dispose(); } protected virtual void InitFromJava(AndroidJavaObject ajo) { } }在AJObject这个反射对象被创建时，被反射对象的引用计数将会增加（AndroidJNISafe.NewGlobalRef），在Dispose方法中，其引用计数将会减少（AndroidJNISafe.DeleteGlobalRef）。
之后，子类通过覆写InitFromJava方法来进行成员变量的初始化：
子类可以创建和被反射类“一样的”方法，并将所有的调用委托给成员变量AJObject即可。例如：
int Add(int a, int b)
{
return AJObject.Call("add", a, b);
} 
反射的实现
借助于AndroidObjectMirror，我们可以这样来定义上文提及的example.Player的反射类：
class Player : AndroidObjectMirror {
public static Player Instance {
get {
var javaObject = AJObject.CallStatic("getInstance");
return Reflection.Reflect(javaObject);
}
}
public float Volume {
get { return AJObject.Get("volume"); }
set { AJObject.Set("volume", value); }
}
public void Start() { AJObject.Call("start"); }
// ..
}注意，在获取单例时，我们用了这样一行代码：
return Reflection.Reflect(javaObject);
Reflection这个工具类用来反射Java的对象，即将AndroidJavaObject的对象反射为派生自AndroidObjectMirror的类的对象。其中的Reflect方法是这样实现的：
public static T Reflect(AndroidJavaObject ajo) where T : AndroidObjectMirror, new()
{
if (ajo == null)
{
return default(T);
}
try
{
var result = new T();
result.FromJava(ajo);
return result;
}
catch (System.Exception e)
{
Debug.LogError("failed to reflect from Java : " + e.Message);
return default(T);
}
}这里的逻辑很直接：创建一个AndroidJavaObject对象ajo，然后在InitFromJava方法中通过ajo来初始化这个对象的成员变量。注意，这里约束了类型T必须提供无参公共构造函数，因此AndroidJavaMirror必须通过InitFromJava(AndroidJavaObject)来初始化，而没有将AndroidJavaObject放在构建函数中。
至于InitFromJava方法，它可以是这样：
protected override void InitFromJava(AndroidJavaObject ajo)
{
title = ajo.Get("title");
}
//或者类似反序列化的方式在运行时进行解析：
protected virtual void InitFromJava(AndroidJavaObject androidJavaObject)
{
var namingConverter = DefaultNamingConverter.Instance;
var publicFields = GetType().GetFields();
foreach (var field in publicFields)
{
var javaFieldName = namingConverter.GetJavaFieldName(field.Name);
var value = androidJavaObject.Get(field.GetType(), javaFieldName);
field.SetValue(this, value, System.Reflection.BindingFlags.SetField, null, null);
}
}如何构建Unity-Android混合项目
本节将介绍如何使用Gradle来构建混合了不同平台项目的工程。
以一个SDK类型的工程为例，我们来看一下工程的内容：
Android SDK
Android Demo (快速调试)
Unity Bridge (封装Android SDK)
Unity Demo (演示并调试Unity Bridge)
目录结构如下：
RootDir (工程根目录)
|
|-- Android (Android相关模块)
| |-- Demo_Android
| |-- SDK_Android
|
|-- Unity (Unity相关模块)
|-- Demo_Unity
|-- Bridge_Unity
其中：
Android的两个模块可以用Android gradle插件进行编译与打包
Bridge_Unity可以用msbuild（windows）或者xbuild（linux）构建
Demo_Unity需要购买了Unity Pro之后才能自动化构建。
接下来，我们将在各自模块的构建脚本中添加构建任务，分别构建这些模块，最后，在工程的根构建脚本中，创建自动化的构建脚本。
Android SDK的构建
Jar包构建任务
SDK将以Jar的形式提供给Unity Bridge使用，因此需要添加打包成jar的构建任务。我们利用已有的Android构建任务链，创建Jar构建任务。
已有的构建脚本位于RootDir/Android/SDK_Android/build.gradle，在其中加入Jar构建任务：
android.libraryVariants.all { v ->
def type = v.name.capitalize()
task("jar$type", type: Jar) {
archiveName "sdk-$type.jar"
dependsOn v.javaCompile
from v.javaCompile.destinationDir, configurations.compile.collect {
it.isDirectory() ? it : zipTree(it)
}
}
}task后面的闭包会在gradle脚本构建时运行，用来定义此任务的属性:
archiveName: 输出Jar包的文件名，默认为模块名称
dependsOn: 此任务的依赖
from: 要打包的class
这里需要注意：
依赖
dependsOn: v.javaCompile
此任务必须在v.javaCompile完成之后运行，即java文件被编译成class文件之后再将这些class打包成Jar。
要打包的class
from v.javaCompile.destinationDir, configurations.compile.collect {
it.isDirectory() ? it : zipTree(it)
}
这里说明要打包的class有两处：模块自身的和依赖的Jar包。
Proguard构建任务
对外发布时，通常需要对代码进行混淆。对于我们自定义的Jar任务，必须手动添加混淆任务：
task("proguardJar$type", type: ProGuardTask) {
dependsOn "jar$type"
configuration android.getDefaultProguardFile('proguard-android.txt')
configuration 'proguard-rules.pro'
injars "build/libs/sdk-$type.jar"
outjars "$outputFolder/sdk-$suffix.jar"
dontshrink
ignorewarnings
}.doFirst {
delete outputFolder
}注意其中的dependsOn "jar$type"，这样就将混淆任务和jar任务串联了起来。
发布任务
为了便于其他构件脚本获取此模块的最新构建结果，我们将输出的Jar拷贝到latest目录中。
task("buildJar$type", type: Copy, group: 'build') {
dependsOn "cleanBuildJar$type"
from outputFolder
into "build/outputs/libs/latest/$type
if (type.equals("Release")) {
dependsOn "proguardJar$type"
} else {
dependsOn "jar$type"
}
}至此，Android SDK构建任务添加完成。
Android Demo的构建
Andriod Gradle Plugin已经提供Demo的构建任务。
Unity Bridge的构建
在开始之前，我们需要配置好构建环境：对于Windows系统，需要用到msbuild，它会随着Visutal Studio一同安装；对于linux/unix系统，可以使用xbuild，它是Mono里面的一个工具。下文将使用xbuild。
准备工作完成后，我们来创建CSharpBuildTask这个构建任务。该任务其实就是封装了对xbuild的调用：
package demo
class CSharpBuildTask extends DefaultTask
{
@Input File solutionFile;
@Input String configuration;
@Input String builderCmd = "/usr/local/bin/xbuild"
@TaskAction def compile() {
def cmd = "$builderCmd $solutionFile"
if (configuration != null)
{
cmd += " /p:Configuration=$configuration"
}
def proc = cmd.execute()
proc.waitFor()
if (proc.exitValue() != 0)
{
throw new BuildException("failed to build csharp project: ${proc.getErrorStream()}", null)
}
}
}将CSharpBuildTask.groovy放在RootDir/buildSrc/src/main/groovy/demo下，这样就可以在所有子模块中使用该任务。
之后，在RootDir/Unity/Bridge_Unity目录下创建build.gradle文件，作为此模块的构建脚本。内容为：
import demo.CSharpBuildTask
def buildTypes = ["Release", "Debug"]
def localProps = new Properties()
localProps.load(project.file('local.properties').newDataInputStream())
buildTypes.each { v ->
task("buildLib$v", type: CSharpBuildTask) {
builderCmd = localProps["msbuild.dir"].toString()
solutionFile = new File("Unity_Bridge")
configuration = v
}
}local.properties文件位于RootDir/Unity/Bridge_Unity，内容为：
# local.properties
msbuild.dir=/usr/local/bin/xbuild
至此，我们用gradle查看一下是否成功创建了此构建任务：
$ gradlew tasks
可以看到，buildLib构建任务已经创建。
Unity Demo的构建
受限于Unity，只有Unity Pro及以上版本才支持代码或者命令行的方式进行构建。
首先，我们需要在/Asset/Editor中创建一个脚本，通过BuildPipeLine来构建Unity工程：
public class BuildScript : MonoBehaviour
{
static void BuildAndroid()
{
string[] scenes = { "Assets/Demo.unity" };
BuildPipeline.BuildPlayer(scenes, "AndroidBuild", BuildTarget.Android, BuildOptions.None);
}
}然后，在RootDir/buildSrc中创建UnityBuildTask:
class UnityBuildTask extends DefaultTask {
@Input String unityExePath
@TaskAction def compile() {
def cmd = "$unityExePath -quit -batchmode -executeMethod BuildScript.BuildAndroid"
def proc = cmd.execute()
proc.waitFor()
if (proc.exitValue() != 0) {
throw new BuildException("failed to build unity project", null)
}
}
}最后，在RootDir/Unity/Demo_Unity中创建build.gradle，并在其中创建一个构建任务：
// 有关localProps见前文
task("buildUnityDemo"，type: UnityBuildTask, group: 'build') {
unityExePath = localProps["unitybuild.dir"].toString();
}
BuildPipeLine以及Unity的命令行调用可以参考官方文档：http://docs.unity3d.com/Manual/CommandLineArguments.html
混合构建
上面已经介绍了各个模块各自的构建方法，现在，我们将在根模块的构建脚本中将他们串联起来。
首先来梳理一下所有构建任务之间的依赖关系，已有的构建任务有：
其中，箭头表示依赖关系，Unity的Demo同时依赖于Unity和Android的SDK，同时还要将生成的SDK拷贝到Unity Demo项目中的特定位置，这样Demo才能正常运行。
这些构建任务的依赖关系如下图所示：
我们在根模块中创建这些构建任务：
copyUnitySDKToDemo：将生成的Unity SDK拷贝到Unity Demo
copyAndroidSDKToDemo：将生成的Android SDK拷贝到Unity Demo
buildUnitySDK：buildLib的马甲
buildAndroidSDK：buildJar的马甲
buildUnityDemo：构建Unity demo
buildAndroidDemo: 构建Android demo
我们可以在根模块的build.gradle中添加这些任务，但会使得build.gradle变得非常混乱。因此我们采用Plugin的方式，来进行这些任务的创建。
现在我们来创建SDKBuildPlugin，在RootDir/buildSrc/src/main/groovy/demo中新建SDKBuildPlugin.groovy:
package demo
class SDKBuildPlugin implements Plugin{
def buildTypes = ["Release", "Debug"]
@Override
void apply(Project project) {
}
}接下来，为每个Build Type创建构建任务。在apply方法中，添加如下代码：
buildTypes.each { v ->
project.task("buildAndroidSDK$v",
dependsOn: ":sdk_android:buildJar$v")
project.task("buildUnityDemo$v") {
dependsOn "cleanUnityDemo", "copyUnitySDKToDemo$v", "copyAndroidSDKToDemo$v"
}
project.task("copyAndroidSDKToDemo$v", type: Copy) {
dependsOn "buildAndroidSDK$v"
from "$androidSDKProjectDir/build/outputs/libs/latest/$v/"
into "$unityDemoProjectDir/Assets/Plugins/Android"
include "*.jar"
}
// ...
}这里创建了三个典型的任务，其中buildAndroidSDK仅声明其依赖于sdk_android模块的buildJar任务，相当于为buildJar任务创建了一个别名。
其他的构建任务的创建不做赘述。
最后在build.gradle中应用此插件：
// build.gradle
import com.tencent.qqmusic.MusicUnitySDKBuildPlugin
// 中间略
apply plugin: MusicUnitySDKBuildPlugin
SDK的发布任务
SDK对外提供的内容比较繁杂，包括：
SDK的库文件（dll与jar）
Demo APP或工程
Demo 工程
接口文档
Change log
这些内容都可以通过gradle的构建任务来自动完成。发布目录的结构如下：
Publish
|-- 1.0
| |-- 1.0.0.0
| | |-- Debug
| | |-- Release
| | |-- ChangeLog.md
| | |-- 接口文档.md
| | |-- Demo
| |
| |-- 1.0.0.1
|
|-- 2.0
.
.
构建任务的结构如下图:
这里的构建任务都很简单，不做详述。注意拷贝Demo工程的时候，需要过滤掉build结果。
至此，我们完成了SDK的构建系统。
如何调试
C#和Java的调试都只能通过adb远程调试来进行。
首先用USB连接手机，在命令行中输入adb tcpip 5555
然后进入adb shell，用ifconfig查看手机的ip地址，之后通过adb connect xxx.xxx.xxx.xxx:5555连接手机
连接成功之后就可以通过MonoDevelop或者Android Studio的【Attach to process】进行调试了。
注意：
如果使用Xamarian进行C#代码的调试，可能无法找到【Attach to process】，这时候需要下载这个插件：
http://forum.unity3d.com/threads/unity-add-ins-for-monodevelop-xamarin-s...
如果在Android Studio中无法看到程序的进程，请确保包含Java代码的Android工程已经被正确载入
附录
AndroidJavaObject.Call的实现
这里分C#和Java两部分讲解。
C#部分
整个调用序列如下图：
简单来说，整个流程为：
通过GetMethodId找到方法对应的内存地址
创建入参，同时处理AndroidJavaObject、AndroidJavaProxy等特殊类型的参数
通过内存地址调用目标方法
其中，最关键的部分在于1.1.1 AndroidJNI.CallStaticObjectMethod，这个方法用于调用Android侧对象或者类的方法，其中：
ReflectionHelper_classPtr : 指向Java类com.unity.player.ReflectionHelper的指针
getMethodId_ptr : 指向上述Java类的getMethodID方法的指针
methodInfo : 包括方法名、签名、是否静态方法等信息
意思就是，调用Android侧的ReflectionHelper.getMethodID方法，先在Android侧获取到methodInfo描述的Method实例，然后将其指针传回给Unity侧。
Java部分
这部分主要是ReflectionHelper这个类，负责获取Android侧类的成员（变量、方法、构造函数），以及创建用于AndroidJavaProxy的Android侧proxy对象。
AndroidJavaProxy的实现
首先，我们来看一下如何从AndroidJavaProxy生成一个java.lang.Proxy。
在上一节中，我们知道，所有的AndroidJavaObject.Call方法都会调用AndroidJNIHelper.CreateJNIArgArray方法，该方法就由AndroidJavaProxy实例生成了一个Proxy实例：
class _AndroidJNIHelper {
public static jvalue[] CreateJNIArgArray(object[] args) {
// ...
else if (obj is AndroidJavaProxy) {
array[num].l = AndroidJNIHelper.CreateJavaProxy((AndroidJavaProxy)obj);
}
// ...
}
}
虽然AndroidJNIHelper.CreateJavaProxy(AndroidJavaProxy)这个方法是native的，无法分析其实现，但是我们可以参考_AndroidJNIHelper.CreateJavaProxy(int,AndroidJavaProxy)方法：
// _AndroidJNIHelper
public static IntPtr CreateJavaProxy(int delegateHandle, AndroidJavaProxy proxy){
return AndroidReflection.NewProxyInstance(delegateHandle, proxy.javaInterface.GetRawClass());
}
两者的实现应该是类似的，最终都是调用Android侧的ReflectionHelper.newProxyInstance方法，用来在Android侧创建一个动态代理:
// ReflectionHelper
protected static Object newProxyInstance(int paramInt, final Class[] paramArrayOfClass){
// ..
return Proxy.newProxyInstance(ReflectionHelper.class.getClassLoader(), paramArrayOfClass, new InvocationHandler()
{
public final Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
{
return ReflectionHelper.nativeProxyInvoke(this.a, method.getName(), args);
}
// ..
});
}
可以看到，Android侧通过ReflectionHelper.nativeProxyInvoke将该侧的方法调用代理到了Unity侧，而Unity侧对应的方法为：
// UnityEngine._AndroidJNIHelper
public static IntPtr InvokeJavaProxyMethod(AndroidJavaProxy proxy, IntPtr jmethodName, IntPtr jargs){
// ...
IntPtr result;
using (AndroidJavaObject androidJavaObject = proxy.Invoke(AndroidJNI.GetStringUTFChars(jmethodName), array)){
if (androidJavaObject == null) {
result = IntPtr.Zero;
} else {
result = AndroidJNI.NewLocalRef(androidJavaObject.GetRawObject());
}
}
return result;
}