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Go MobileでAndroidアプリ開発
- 1. Go Mobileで Androidアプリ開発 2016/02/18（木） @Droid Kaigi 2016 The Go gopher was designed by Renee French. The gopher stickers was made by Takuya Ueda. Licensed under the Creative Commons 3.0 Attributions license. ハッシュタグ： #DroidKaigiC #gomobile
- 2. アジェンダ ■ 自己紹介 ■ Goについて ● Goの特徴 ■ Androidアプリ開発とGo ● Goで開発ツールを作ろう ● Android上で動くツールを作ろう ■ Go Mobile ● ネイティブアプリ ● SDKアプリ ■ まとめ 2
- 3. 自己紹介 KLab株式会社 KLabGames事業本部 エンジニア 上田拓也 twitter: @tenntenn ■ 好きな言語 Go, JavaScript, Lua ■ 業務 モバイルオンラインゲームの開発（クライアントサイド） 主にゲームエンジンを使ったゲーム開発 Androidのコードを直接書くことは多くない 3
- 4. Goについて ● Goの特徴 ○ 強力でシンプルな言語設計と文法 ○ 並行プログラミング ○ 周辺ツールの充実 ○ 豊富な標準ライブラリ ○ シングルバイナリ／クロスコンパイル 4
- 5. Goとは？ Googleが開発しているプログラミング言語 ■ 特徴 ● 強力でシンプルな言語設計と文法 ● 並行プログラミング ● 豊富な標準ライブラリ群 ● 周辺ツールの充実 ● シングルバイナリ／クロスコンパイル Goについて／Goの特徴 5
- 6. 強力でシンプルな言語設計と文法 Goについて／Goの特徴 ■ スクリプト言語の書きやすさ ● 冗長な記述は必要ない ■ 型のある言語の厳密さ ● 曖昧な記述はできない 6 非常に書きやすい！
- 7. 並行プログラム ■ ゴールーチン ● 軽量なスレッドに近いもの ● goキーワードをつけて関数呼び出し ■ チャネル ● ゴールーチン間のデータのやり取り ● 安全にデータをやり取りできる Goについて／Goの特徴 7 チャネル ゴールーチン A ゴールーチン B データ データ go f()
- 8. 豊富な標準ライブラリ ■ 標準ライブラリ一覧 https://golang.org/pkg/ 基本的なライブラリは標 準で揃っている Goについて／Goの特徴 8 net/http HTTPサーバなど archive, compress zipやgzipなど crypto 暗号化 encoding JSON, XML, CSVなど html/template HTMLテンプレート os, path/filepath ファイル操作など
- 9. 周辺ツールの充実（go tool） ■ go toolとして標準／準標準として提供 Goについて／Goの特徴 9 go build ビルドを行うコマンド go test xxxx_test.goに書かれたテスト コードの実行 go doc / godoc ドキュメント生成 gofmt / goimports コードフォーマッター golint コードチェッカー、リンター gocode コード補完
- 10. シングルバイナリ／クロスコンパイル ■ 環境変数のGOOSとGOARCHを指定する 開発環境とは違うOSやアーキテクチャ向けに クロスコンパイルできる # Windows(32ビット)向けにコンパイル $ GOOS=windows GOARCH=386 go build # Linux(64ビット)向けにコンパイル $ GOOS=linux GOARCH=amd64 go build シングルバイナリになるので 動作環境を用意しなくてよい go buildはコンパイルするコマンド Goについて／Goの特徴 10
- 11. Goを勉強するには ■ golang.org ● 公式ドキュメント類が充実 ■ コミュニティ ● Gophers Slack #japan ● Google+ Golang JP ■ Qiita ● Goタグでまとまっている ● Go言語の初心者が見ると幸せになれる場所 ■ 書籍 ● The Go Programming Language ● Go in Action Goについて／Goの特徴 11
- 12. Androidアプリ開発でGoは使える？ Goについて／Goの特徴 ■ 特徴 ● 強力でシンプルな言語設計と文法 ● 並行プログラミング ● 豊富な標準ライブラリ群 ● go tool ● シングルバイナリ／クロスコンパイル これらの特徴が どうAndroid開発で活かせるか？ 12
- 15. Goで開発ツールの作り方 その1 ■ 簡易コンテンツ管理システム Android開発とGo／Goで開発ツールを作ろう 15 Android端末 確認アプリ 非エンジニアのPC Go製のサーバ ● net/httpでHTTPサーバ ● html/templateでWebアプリ ● osでファイル操作 ● archive/zipで圧縮 ● imageで画像処理 開発サーバ コンテンツのアップロード コンテンツのダウンロード 開発サーバにコンパイルして バイナリを置き実行するだけ
- 16. net/httpパッケージを使おう ■ 簡単にHTTPサーバを作れる（コード） func main() { http.HandleFunc("/hello", hello) http.ListenAndServe(":8080", nil) } func hello(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { fmt.Fprint(w, "hello, golang!") } HTTPハンドラ "/hello"のパスで ハンドラを設定 ポート8080で HTTPサーバを起動 Goについて／Goの特徴 $ curl http://localhost:8080/hello hello, golang! curlでアクセスしてみると 16
- 18. Goで開発ツールの作り方 その2 ■ Windowsでも動く変換ツール Android開発とGo／Goで開発ツールを作ろう 18 Go製のツール ● クロスコンパイル ● encoding/json ● encoding/csv ● osでファイル操作 エンジニアの Mac Windows用の バイナリを渡す 非エンジニアの Windows ファイルをD&Dで変換クロスコンパイル
- 19. Goで開発ツールを作ろう ■ シングルバイナリ／クロスコンパイル ● Windows, Linux, Macなどで動く ● 動作環境を準備しなくていい ■ 豊富な標準ライブラリ ● HTTPサーバが簡単につくれる ● ファイル操作や各種エンコード ● 圧縮処理や画像処理 ■ 並行処理 ● リソースを効率的に使う 19 Android開発とGo／Goで開発ツールを作ろう
- 21. Android上で動かそう ■ クロスコンパイルすれば、Androidで動く 21 Android端末 開発PC AndroidもLinuxなので Linux用にコンパイルする クロスコンパイル adb push adb shellで動かす Android開発とGo／Android上で動くツールを作ろう
- 22. Android上で動かそう ■ クロスコンパイルする ■ adb pushで端末に送る ■ adb shellで実行権限を与えて動かす $ GOOS=linux GOARCH=arm go build mytool.go $ adb push mytool /data/local/tmp $ adb shell $ chmod 755 /data/local/tmp/mytool $ /data/local/tmp/mytool 22 Android開発とGo／Android上で動くツールを作ろう
- 27. Android上で動かすツール ■ adb shell上で使えるコマンドを作る ● 動作環境を用意しないで済む ● Android上だけで完結 ● ファイル操作に関するパッケージが充実 ○ os, path/filepath など ■ 端末内サーバ ● ブラウザやアプリからアクセスできる ● モックサーバ ● プロキシサーバ ○ goproxyが便利 27 Android開発とGo／Android上で動くツールを作ろう
- 28. Android上で動かすツールの注意点 ■ ピュアGoでないとコンパイルが難しい ● cgoで書かれてると設定が必要 ○ cgoを使うとCで書かれたライブラリが使える ○ CCにNDKのCコンパイラを指定（後述） ■ OSに依存する処理には注意 ● OSに依存するライブラリ ● 環境によってサイズの異なる型の扱い ○ 環境によって32ビットだったりする ○ サイズ固定の型に書き変える ■ int32, int64, float32, float64など 28 Android開発とGo／Android上で動くツールを作ろう
- 29. Go Mobile ● cgoとGo Mobile ● SDKアプリ ● Nativeアプリ 29
- 30. cgo ■ Cで書かれたコードやライブラリが使える import "unsafe" /* #include <stdio.h> #include <stdlib.h> void hello(char *s) { printf("Hello, %sn", s); } */ import "C" func main() { str := C.CString("Droid Kaigi") C.hello(str) C.free(unsafe.Pointer(str)) } import "C"の上の コメント内にCのコードが書ける GoからCのコードを呼び出せる C上扱える値はGoのGCに回収されない Cの char * の変数を用意 30 Go Mobile／cgoとGo Mobile コード
- 31. Android向けにcgoを使ってビルド ■ cgoのコードもクロスコンパイルできる $ CGO_ENABLED=1 CC=arm-linux-androideabi-gcc GOOS=android GOARCH=arm GOARM=7 go buid -build-mode=pie hellocgo.go $ adb push hellocgo /data/local/tmp $ chmod 755 /data/local/tmp/hellocgo $ /data/local/tmp/hellocgo Hello, Droid Kaigi Go1.5までは -ldflags="-extldflags=-pie" cgoを含む場合はandroid クロスコンパイルでcgoを使う場合 31 Go Mobile／cgoとGo Mobile
- 32. build-mode ■ どうビルドするかを指定するオプション ● archive, c-archive ○ Cアーカイブ（.a）を作る ● shared, c-shared ○ 共有ライブラリ（.so）を作る ● exec ○ 実行可能ファイル ● pie ○ PIE形式の実行可能ファイル c-{archive, shared}は mainパッケージが対象 Android向けにも.soファイルが作れる 32 Go Mobile／cgoとGo Mobile
- 33. cgoとNDK 33 Go Mobile／cgoとGo Mobile Go cgo NDK ・クロスコンパイル ・共有ライブラリ ・Cのライブラリ ・JNI ・NativeActivity Go Mobile GoでAndroidアプリの開発
- 34. Go Mobileとは？ ● Goでモバイルアプリを作るツール群 ○ iOS / Androidに対応 ○ golang.org/x/mobile ● 2通りのスタイル ○ SDKアプリ ⇒ Goで書いたライブラリを呼び出す ○ Nativeアプリ ⇒ Goだけで書く 参考：https://github.com/golang/go/wiki/Mobile 34 Go Mobile／cgoとGo Mobile
- 36. Go Mobileのインストール ■ 事前に必要なもの ● Goの開発環境（1.5以上） ● Androidの開発環境 ■ インストール $ go get golang.org/x/mobile/cmd/gomobile $ gomobile init -v # NDKなどをインストール 他に必要なものはこの2つのコマンドで揃う 36 Go Mobile／cgoとGo Mobile
- 37. Go Mobile ● cgoとGo Mobile ● SDKアプリ ● Nativeアプリ 37
- 38. Go aarファイル SDKアプリとNativeアプリ 38 Go Mobile／SDKアプリとNativeアプリ バインディングクラス（Java） 共有ライブラリ（.so） Java gomobile bind ■ SDKアプリ ■ Nativeアプリ apkファイル Go NativeActivity 共有ライブラリ（.so） gomobile build メイン ライブラリとして メイン
- 39. SDKアプリの例 ■ Ivy big number calculator（コード） ● APLっぽい言語の処理系のアプリ ● Rob Pikeが書いた実装をライブラリとして呼び出す ● Android版とiOS版でライブラリは同じ 39 Go Mobile／SDKアプリ Google Play App Store
- 40. gomobile bindの使い方 ■ aar（Androidアーカイブ）を生成 ● Goをビルドした共有ライブラリ（.so） ● バインディング（Java）をビルドした.jar ■ Android Studio（AS）のプラグインを使う ● gobindPlugin ● ASからgomobile bindを走らせる ● 生成したaarをリンク $ gomobile bind mypkg 40 Go Mobile／SDKアプリ
- 41. JavaからGoを呼び出す 41 Go Mobile／SDKアプリ Javaバインディング Javaのコード Cのコード Goのコード JNI cgo gomobile bindが 自動生成する
- 42. パッケージ GoとJavaのバインディング 42 Go Mobile／SDKアプリ シングルトン抽象クラス 構造体 クラス フィールド Getter／Setter メソッド 抽象メソッド パッケージ関数 staticメソッド JNIをつかった呼び出しは Seqクラスに隠蔽されている Go Java
- 43. gomobile bindで使えるGoの型 ■ 基本的な対応型 ● 符号付き整数と浮動小数点数 ● ブーリアン型と文字列型 ● バイトスライス（[]byte） ■ 関数 ● 引数と戻り値が対応型の関数 ○ 戻り値は原則1つまで、error型は2つ目にできる ○ 2つ目のerror型はJavaのExceptionになる ■ 構造体 ● 公開された対応型のメソッドとフィールド ■ インタフェース ● 対応型のメソッド 今後増える予定 スライス ＝配列の参照型 Goは多値が返せる 43 Go Mobile／SDKアプリ
- 44. Go Mobile ● cgoとGo Mobile ● SDKアプリ ● Nativeアプリ 44
- 45. Go aarファイル SDKアプリとNativeアプリ 45 Go Mobile／Nativeアプリ バインディングクラス（Java） 共有ライブラリ（.so） Java gomobile bind ■ SDKアプリ ■ Nativeアプリ apkファイル Go GoNativeActivity 共有ライブラリ（.so） gomobile build メイン ライブラリとして メイン
- 46. Go Mobileでゲーム ■ Flappy Gopher ● GoCon キーノート ○ ソースコード ● Goだけで書かれている ● タッチイベント ● 画像の描画 ● 解説記事 ○ KLabGames Tech Blog 46 Go Mobile／Nativeアプリ $ go get github.com/adg/game $ cd $GOPATH/src/github.com/adg/game $ gomobile build
- 47. gomobile buildの使い方 ■ apkを生成 ● Goをビルドした.so ● GoNativeActivityをビルドしたdex ■ インストールまで行う ● 内部adb installを使う ● Androidのみ対応 $ gomobile build mypkg $ gomobile install mypkg 47 Go Mobile／Nativeアプリ goコマンドでビルドするとPCでも動く
- 48. Nativeアプリの機能 ■ 描画 ● OpenGL ES 2（gl, exp/gl/glutil） ● 2Dシーングラフ（exp/sprite） ■ イベント ● タッチイベント（event/touch） ● ライフサイクル（event/lifecycle） ■ センサー（exp/sensor） ● 加速度、ジャイロ、磁気センサ ■ 音（exp/audio） 48 Go Mobile／Nativeアプリ パッケージ名
- 50. Nativieアプリの描画 ■ OpenGL ES 2 ● gl, exp/gl/glutil ● 自前でShaderなどを書く ■ スプライトエンジン ● exp/sprite ● 2Dシーングラフ ● OpenGLの関数を余り触らなくて良い ● お手軽に2Dゲームを作れる （OpenGLをゴリゴリ書くよりかは） 50 Go Mobile／Nativeアプリ
- 53. Nativeアプリの現状の問題点 ■ Google Playで公開できない ● resディレクトリが取り込めない ○ アイコンが変えれない ● 署名なしでビルドが出来ない ■ テキスト入力 ● テキスト入力が出来ない ● テキストの描画は頑張ればできる ■ プラットホームのAPIが呼べない ● Go側にインタフェースがない 53 Go Mobile／Nativeアプリ
- 54. ちょっと残念な解決策 ■ resディレクトリが取り込めない ● 後からapkに入れ込む ■ 署名なしでビルドが出来ない ● 一旦消して、別のkeystoreで署名する ■プラットホームのAPIが呼べない ● 内部で使ってるcgoの領域で定義された JavaVMオブジェクトを使う（サンプル） ● apkの中の.soを持ってきて、Android Studio のプロジェクトに読み込ませる せっかくapkまで作ってくれるのに！ 54 Go Mobile／Nativeアプリ
- 57. Nativeアプリへの願望 ■ apkまで自動で行わない ● .soとjarの入ったaarを作る ○ gomobile bindと同じような方法 ○ Android Studioに読み込むプラグインを用意 ■ Javaを呼び出すインタフェースを公開する ● 実は存在してるけど内部パッケージ ● gomobile bindのバインディングに近い 57 Go Mobile／Nativeアプリ
- 58. しかしながら... ■ iOSのことも考える必要がある ● 同じフローでいけるのか？ ● Obj-C／swiftのコードを呼べるのか？ ■ GoやGo Mobileのコンセプトに沿うのか ● プラットフォームごとに違う方法は取れない ● ツール（gomobileコマンド）で面倒な処理をすべて行え るか？ 58 Go Mobile／Nativeアプリ
- 59. まとめ ■ GoはAndroid開発に使える？ ● さくっと開発ツールを作る ● Android上で直接動くツール ■ Go Mobile ● まだ実験段階のプロジェクト ● C／C++で書かれていた部分が置き換わっ ていってほしい ○ それでもcgoでCを書く必要あり 59
- 60. おまけ ■ shiny ● GUIライブラリ ● Go Mobileに似ている ● まだ始まったばかり ■ 2つのレイヤーからなる ● 基礎的な機能（ドライバ）を提供 ⇒ OpenGLやX11などの実装を提供 ● ピュアGoで書かれたウィジェット ⇒ 特定のドライバ実装に依存しない サンプルをMacで動かしたところ 60
- 61. 61
- 62. 62 以下、補足スライド
- 63. 63 SDKアプリの詳細
- 64. gomobile bindで生成されるバインディング ■ Goのコード（参考） ■ 生成されるJavaのコード package mypkg type Counter struct{Value int} func (c *Counter) Inc(){c.Value++} func New() *Counter{return &Counter{5}} public abstract class Mypkg { private Mypkg() {} public static final class Counter { public void Inc(); public long GetValue(); public void SetValue(long value); } public static Counter New(); } Java Go 自動生成
- 65. JavaからGoのコードを呼び出す ■ バインディングオブジェクト経由で呼び出す ● パッケージは抽象クラス ○ パッケージレベルの関数はパッケージクラスのメソッ ドになる ● 構造体は内部クラス ○ メソッドは内部クラスのメソッドになる ○ フィールドはGetter/Setter付きのフィールド Counter c = Mypkg.New(); c.Inc(); String s = String.format("%d", c.GetValue()); Log.d("Mypkg", s); // 1 Java
- 67. GoからJavaのコードを呼び出す ■ Go側でインタフェースとそれを使う関数を用意 ■ Java側でインタフェースを実装する public class SysPrint extends Myfmt.Printer.Stub { public void Print(String s) { System.out.println(s); } } Java package myfmt type Printer interface {Print(s string)} func PrintHello(p Printer) { p.Print("Hello, World!") } Go スタブクラスが 自動生成される
- 68. GoからJavaのコードを呼び出す ■ gomobile bindで生成されるバインディング public abstract class Myfmt { private Myfmt() {} public interface Printer { public void Print(String s); public static abstract class Stub implements Printer { ・・・ } ・・・ } public static void PrintHello(Printer p) { ・・・ } } Java GoのPrintHelloを 呼び出すメソッド Printerを実装
- 69. GoからJavaのコードを呼び出す Myfmt.Printer printer = new SysPrint(); Myfmt.PrintHello(printer); Java ■ Java側からPinterを使用する関数を呼び出す ■ 手順まとめ ● Goでインタフェースとインタフェースを引数に取 る関数を用意 ● gomobile bindでスタブを作る ● Java側でスタブを継承して実装する ● Java側からインタフェースを引数に取るGoの関 数を呼ぶ
- 71. 71 Nativeアプリの詳細
- 72. app.Main ■ イベントループを行う関数 func main() { app.Main(func(a app.App) { // イベントループを書く }) }
- 73. イベントループ ■ app.App.Events()からイベントを取得 // Events() <-chan interface{} for e := range a.Events() { switch e := a.Filter(e).(type) { case lifecycle.Event: // ... case paint.Event: // ... } }
- 74. テクスチャのロード ■ アセットのオープン a, err := asset.Open("gopher.png") ■ 画像のデコード img, err := image.Decode(a) ■ テクスチャのロード t, err := eng.LoadTexture(img) assetsディレクトリ以下 のファイルを見に行く
- 75. シーングラフの構築 ■ ノードの作成と登録 ■ 子ノードの追加 scene := &sprite.Node{} eng.Register(scene) n := &sprite.Node{} eng.Register(n) scene.AppendChild(n)
- 76. サブテクスチャの作成と設定 ■ サブテクスチャの作成 st := sprite.Subtex { T:t, // テクスチャ R:iamge.Rect(0, 0, 100, 200) } ■ サブテクスチャの設定 eng.SetSubTex(n, st) テクスチャ上の該当の領 域を指定する
- 77. アフィン変換行列の設定 ■ アフィン変換行列の設定 ルートノードは、サイズ：1pt x 1pt、 座標：(0,0)、角度：0に対して変換行列を掛け合わせる // Scale(2,2)して、(5,5)だけ並行移動 eng.SetTransform(root, f32.Affine{ {2, 0, 5}, {0, 2, 5}, }) 1pt = 1/72 inch
- 78. アフィン変換行列の計算 ■ 親ノードから子ノードへ 親ノードの変換結果に子ノードの変換行列を 掛けわせて子ノードの描画位置を決める root n eng.SetTransform(root, f32.Affine{ {2, 0, 5}, {0, 2, 5}, }) eng.SetTransform(n, f32.Affine{ {100, 0, 10}, {0, 100, 10}, }) 2x2, (5, 5) 200x200, (25, 25)
- 79. ノードの配置 ■ Node.Arranger.Arrange ● 毎フレーム呼ばれる ● ノードの位置を変更したりする type Arranger interface{ Arrange(e Engine, n *Node, t clock.Time) }