Building a Simple Engine -- Mobile Development -- Platform considerations

Android 与 iOS 的平台适配考量

为移动平台开发 Vulkan 应用，需要理解 Android 和 iOS 各自的专属要求与约束。本节将剖析各平台的核心适配要点，以及如何针对性调整引擎以适配不同平台。

Android 平台适配考量

Android 从 7.0 版本（Nougat）开始支持 Vulkan，但不同设备的支持程度存在差异。以下是 Android 开发的核心适配要点：

Android 平台 Vulkan 环境搭建

要在 Android 上使用 Vulkan，需完成以下操作：

声明 Vulkan 支持 ：在AndroidManifest.xml中声明应用对 Vulkan 的依赖：

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" package="com.example.vulkanapp">
<uses-feature android:name="android.hardware.vulkan.version" android:version="0x400003" android:required="true" />
<uses-feature android:name="android.hardware.vulkan.level" android:version="0" android:required="true" />

<uses-feature android:name="android.hardware.vulkan.compute" android:required="false" />

</manifest>
初始化 Vulkan：通过 Android 原生开发套件（NDK）初始化 Vulkan。流程与桌面端 Vulkan 类似，但需从 Android 系统获取原生窗口句柄：

cpp 复制代码

// 从Android系统获取原生窗口句柄
ANativeWindow* native_window = ANativeWindow_fromSurface(env, surface);

// 创建Vulkan表面
VkAndroidSurfaceCreateInfoKHR create_info{};
create_info.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_ANDROID_SURFACE_CREATE_INFO_KHR;
create_info.window = native_window;

VkSurfaceKHR vulkan_surface;
vkCreateAndroidSurfaceKHR(instance, &create_info, nullptr, &vulkan_surface);

Android 生命周期管理

Android 应用拥有复杂的生命周期，需妥善处理：

Activity 暂停与恢复：当应用暂停（如用户切换到其他应用）时，应释放 Vulkan 资源；应用恢复时重新创建这些资源。
Surface 变更：屏幕旋转等配置变更会导致 Surface 发生变化，需重建交换链（swapchain）以适配此类变更。
内存压力：Android 系统可能随时回收应用内存，需设计具备优雅处理内存压力能力的引擎架构。

Android 输入处理

Android 的输入处理机制与桌面端不同：

触控输入：需处理触控事件（而非鼠标输入），包括多点触控手势。
传感器：Android 设备配备各类传感器（加速度计、陀螺仪等），可作为输入源使用。

厂商专属适配要点

不同 Android 设备厂商存在专属适配需求：

定制化 Android 版本：多数厂商使用定制化 Android 系统，需在多款设备上测试应用以确保兼容性。
GPU 架构：不同厂商采用不同 GPU 架构（Adreno、Mali、PowerVR 等），每种架构都有独特的性能特征。
替代应用商店：部分设备未预装 Google Play 服务，必要时需考虑通过其他应用商店分发应用。
SoC 差异：片上系统（SoC）的差异会影响性能表现。多数移动 GPU 为基于瓦片的渲染器（tile-based renderers），需参考 TBR 章节的优化技巧调整渲染管线。

cpp 复制代码

// 检查特定设备厂商的示例代码
bool check_device_vendor(vk::PhysicalDevice physical_device, uint32_t vendor_id) {
    vk::PhysicalDeviceProperties props = physical_device.getProperties();
    return props.vendorID == vendor_id;
}

// 常见厂商ID
const uint32_t VENDOR_ID_QUALCOMM = 0x5143; // 高通Adreno
const uint32_t VENDOR_ID_ARM = 0x13B5;      // ARM Mali
const uint32_t VENDOR_ID_IMAGINATION = 0x1010; // 图芯PowerVR
const uint32_t VENDOR_ID_HUAWEI = 0x19E5;   // 华为麒麟

// 按需应用厂商专属优化
void configure_for_device(vk::PhysicalDevice physical_device) {
    if (check_device_vendor(physical_device, VENDOR_ID_HUAWEI)) {
        // 按需应用华为设备专属优化
    }
    // 处理其他厂商设备
}

iOS 平台适配考量

iOS 通过 MoltenVK（一款将 Vulkan 接口映射到 Metal 的转换层）支持 Vulkan。以下是 iOS 开发的核心适配要点：

iOS 平台 MoltenVK 环境搭建

要在 iOS 上使用 Vulkan，需完成以下操作：

集成 MoltenVK：将 MoltenVK 框架添加到 Xcode 项目中。
初始化 MoltenVK：创建 Vulkan 实例前先初始化 MoltenVK：

cpp 复制代码

// 初始化MoltenVK
MVKConfiguration config{};
vkGetMoltenVKConfigurationMVK(nullptr, &config);
config.debugMode = true;  // 开发阶段启用调试模式
vkSetMoltenVKConfigurationMVK(nullptr, &config);

// 按常规流程创建Vulkan实例
// ...

创建兼容 Metal 的 Surface：基于 CAMetalLayer 创建 Vulkan 表面：

cpp 复制代码

// 从UIView获取Metal层
CAMetalLayer* metal_layer = (CAMetalLayer*)layer;

// 创建Vulkan表面
VkMetalSurfaceCreateInfoEXT create_info{};
create_info.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_METAL_SURFACE_CREATE_INFO_EXT;
create_info.pLayer = metal_layer;

VkSurfaceKHR vulkan_surface;
vkCreateMetalSurfaceEXT(instance, &create_info, nullptr, &vulkan_surface);

iOS 生命周期管理

iOS 应用同样有需处理的生命周期事件：

应用状态变更 ：处理applicationWillResignActive、applicationDidBecomeActive等事件，按需释放并重建 Vulkan 资源。
内存警告：系统内存不足时，iOS 会发送内存警告，需释放非核心资源以应对。

iOS 输入处理

iOS 的输入处理机制与 Android 类似，但存在部分差异：

触控输入：需将 iOS 自有触控事件系统与引擎集成。
传感器：iOS 设备也配备各类传感器，可作为输入源使用。

跨平台适配考量

若要为 Android、iOS（及潜在的桌面端）维护单一代码库，需考虑以下要点：

抽象层设计：为窗口创建、输入处理等平台专属功能设计平台抽象层。
条件编译：使用预处理指令处理平台专属代码：

cpp 复制代码

#ifdef __ANDROID__
    // Android专属代码
#elif defined(__APPLE__)
    // iOS专属代码
#else
    // 桌面端专属代码
#endif

特性检测：利用 Vulkan 的特性检测机制适配设备能力，而非基于平台做主观假设。

移动平台集成最佳实践

真机测试：模拟器无法精准还原真机的性能表现与行为特征，需在真机上完成测试。
适配多屏幕尺寸与宽高比：移动设备屏幕尺寸和宽高比多样，需设计可自适应的 UI 与渲染逻辑。
考量电池续航：移动用户对电量消耗敏感，需优化引擎以降低功耗。
遵循平台规范：遵循各平台的设计与用户体验规范，确保应用具备原生使用体验。

在下一节中，我们将探讨专为移动硬件设计的性能优化方案，重点关注纹理格式与内存使用优化。

关键点回顾

Android 需通过 NDK 初始化 Vulkan 并处理 Activity 生命周期、Surface 变更等特有场景，iOS 则依赖 MoltenVK 实现 Vulkan 到 Metal 的适配；
移动平台需重点处理触控输入、传感器数据，以及不同厂商 GPU（Adreno/Mali/PowerVR）的架构差异；
跨平台开发建议通过抽象层 + 条件编译 + 特性检测的方式，兼顾代码复用性与平台适配性。