Android开发之——App构建流程分析

转载声明:原文出处Android App 构建流程分析

序言

我们平时在Android studio中点击run按钮,就能把代码编译成一个app文件并安装到手机上。那么这么过程中具体发生了什么?我们是怎么把代码和资源文件打包成一个app文件,并安装到手机上的呢?今天就详细分析一下这个流程。

APP构建基本流程

简易构建流程

简易流程

上图的Android官方提供的打包简略流程图。清晰地展示了一个Android Project 经过编译和打包后生成的apk文件,然后在经过签名,就可以安装得到设备上;
我们将一个实际的apk文件后缀名改为zip并解压后,得到的内容如下:
解压apk
和上图的描述一致。apk包内容包括:

  • classes.dex

  • resources.arsc

  • assets

  • res

  • AndroidMainfest.xml

    其中:

  • res中图片,assets文件和raw文件下内容保持原样,res中其他xml文件内容均转化为二进制形式;

  • res中的文件会被映射到R.java文件中,访问的时候直接使用资源ID即可即R.id.filename;assets文件夹下的文件不会被映射到R.java中,访问的时候需要AssetManager类;

    详细构建流程

    详细构建1

    详细构建2

    详细流程:

  • 第一步:aapt打包资源文件,生成R.java和编译后的资源(二进制文件)

    • 1:检查AndroidManifest.xml,主要做一些检查并使用parsePackage初始化并设置一些attribute,比如package,miniSdkVersion,uses-sdk;
    • 2:添加被引用资源包;使用table.addincludeResources(bundle,assets)添加被引用资源包,比如系统的那些android:命名空间下的资源。
    • 收集资源文件,处理overlay(重叠包,如果指定的重叠包有何当前编译宝重名的资源,则使用重叠包的);
    • 将收集到的资源文件加载到资源表(Resource Table);对res目录下的各个资源子目录进行处理,函数为makeFileResources:makeFileResources会对资源文件名做合法性检查,并将其添加到ResourceTable内;
    • 编译values资源并添加到资源表;上一步添加过程中,其实并没有对values资源进行处理,因为values比较特殊,需要经过编译之后,才能添加到资源表中。
    • 给bag资源分配id,在继续编译其他资源之前,我们需要先给bag资源(attrs,比如orientation这种属性的取值范围定义的子元素)分配id,因为其他资源可能会对他们有引用;
    • 编译xml资源文件;最后我们终于可以编译xml文件了,因为我们已经为它准备好了一切可能引用到的东西(value,drawable)进行编译,内部流程会对layout,anims,animators等逐一调用ResourceTable.cpp进行编译,内部流程又可以分为:解析xml文件,赋予属性名称资源id,解析属性值,扁平化二进制文件;
    • 编译AndroidMainfest.xml文件;拿到AndroidMainfest.xml文件,清空原来的数据,重新解析;处理package name 重载,把各种相对路径的名字改为绝对路径,编译mainfest.xml文件,生成最终资源表;
    • 生成R.java文件;

    生成我们解压后看到的那个resources.arsc文件;

  • 第二步:AIDL
    aidl,全名Android Interface Definition Language,即Android 接口定义语言;
    输入:aidl后缀的文件;
    输出:可用于进程通信的C/S端java代码,位于build/generated/source/aidl;

  • 第三步:java源码编译
    我们有了R.java和aidl生成的java文件,再加上工程的源代码,现在可以使用javac进行正常的java编译生成class文件了。
    输入:java source的文件夹(另外还包括了build/generated下的:R.java,aidl生成的java文件以及BuildConfig.java);
    输出:对于gradle编译,可以在build/intermediates/classes里,看到输出的class文件。
    源码编译之后,我们可能还会对其进行代码的混淆,混淆的作用是增加反编译的难度,同时
    也将一些代码的命名进行了缩短,减少了代码的占用空间。混淆完成之后,会生成一个混淆前后的映射表,这个是用来反映我们的应用执行的时候的一些堆栈信息,可以将混淆后的信息转化为我们混淆前实际代码中的内容;

  • 第四步:dex
    调用dx.bat将所有的class文件(上一步生成的以及第三方库的)转化为class文件,dx会将class转化为Dalvik字节码,生成常量池,消除冗余数据等;

  • 第五步:apkbuilder
    打包生成apk文件。旧的apkbuilder脚本已经废除,现在都已经通过build.jar的ApkBuilder类进行打包了。
    输入:我们之前生成的包含resources.arcs的.ap_文件,上一步生成的dex文件以及其他资源如jni,jar包内的资源;
    大致步骤为
    以包含resources.arcs的.ap_文件为基础,new一个ApkBuilder,设置debugMode
    apkBuilder.addZipFile(f);
    apkBuilder.addSourceFolder(f);
    apkBuilder.addResourcesFromJar(f);
    apkBuilder.addNativeLibraries(nativeFileList);
    apkBuilder.seaApk();//关闭apk文件
    generateDependencyFile(depFile,inputPaths,outputFile.getAbsoulutePath());

  • 第六步:Jarsigner
    对apk文件进行签名。APK需要签名才能在设备上运行安装;很多时候我们在逆向改完后,会因为没有签名文件导致最后的apk无法正常使用,又细分为本地验证和服务器验证;

  • 第七步:zipalign
    调用buildtoolszipalign,对签名后的apk文件进行对齐处理,使apk中所有资源文件距离文件起始偏移为4字节的整数倍,从而在通过内存映射访问apk文件时会更快。同时也减少了在设备上运行时的内存消耗。

这样我们的最终apk就生成了!

参考文档:
Android App 构建流程分析
APK打包安装过程