欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页  >  移动技术

深入分析Android构建过程

程序员文章站 2022-04-30 12:28:16
资源合并 如果项目引入了android support包,又或许依赖于其它第三方aar库,那构建前会将aar解压并与本地资源合并,这里的资源主要包括assets目录,re...

资源合并

如果项目引入了android support包,又或许依赖于其它第三方aar库,那构建前会将aar解压并与本地资源合并,这里的资源主要包括assets目录,res目录及androidmanifest.xml。

当第三方依赖中的assets或res文件与本地文件有冲突时,会优先选用本地文件。但res/values略有不同,此目录下的strings.xml、color.xml、styles.xml等文件会被整合到一个叫values.xml的文件中去,后与各第三方依赖中的values.xml进行内容上的合并,不会像res其它子目录文件一样直接舍弃第三方冲突文件。

androidmanifest.xml的合并相比来说则要复杂一些,除了第三方依赖中的manifest,项目还可以在不同目录下分别拥有manifest文件。构建过程中,会根据manifest中元素、属性及赋值来生成一个manifest文件,并应用于后续的打包过程。gradle为不同的manifest赋予了不同的优先级,其顺序如下:

buildtype 设置 > productflavor 设置 > src/main > dependency&library
xml元素及属性的冲突会根据以下规则进行解决:

深入分析Android构建过程

当然也会有一些例外的:

uses-feature android:required与uses-library android:required默认为true,根据or规则合并;

如未指定uses-sdk,minsdkversion跟targetsdkversion将被设置为1。而冲突时会使用高优化级的设置;

若library的minsdkversion高于src/main的设置,则会引发error,但可通过overridelibrary解决。若未指定targetsdkversion,则其值与minsdkversion一致;

若library的targetsdkversion低于src/main的设置,需要添加一些额外的权限保证library能正常运行;

manifest元素只与子manifest元素合并;

intent-filter元素在合并中不会被改变,只会被添加到其父节点中去;

冲突发生时,可通过合并冲突标记进行解决,需要引入android tools命名空间,详情请参阅官方文档。另外,manifest在对文件进行合并后,还会根据build.gradle的设置覆盖相关属性。

aapt打包

资源合并后,即进入到编译阶段,先会把项目资源中的xml编译成二进制并生成r.java及资源索引表resources.arsc,其流程如下:

深入分析Android构建过程

由图可见,assets是不需要做任何处理的,res/raw只需分配id后与assets一起直接打包到应用程序中;基于下述原因,其它xml文件则会被编译成二进制。

编译过程中,会把xml中的字符串进行收集去重,形成字符串资源池,元素中用到字符串的地方将被替换成相应的索引。另外,标签属性/値都会转换为资源id,进一步减少文件大小;

二进制格式的xml把标签属性/値转换为资源id后,避免了字符串解析,从而提高了解析速度;

经过aapt(android asset packaging tool)处理后,会输出2个文件:一个r.java,为项目各资源分配了不同的id,将和java源码一起参与到后续的编译过程,id为4字节无符号整数,最高字节表示package id,次高字节表示type id,后2字节表示资源在当前类型中出现的序号,如r.string.appname=0x7f07006b中的0x7f代表当前正在编译的资源包,0x07代表string类型,0x006b代表app_name在string类型中出现的序号;另一个为app.ap,实际上为一个压缩包,包含了assets、res、androidmanifest.xml与resources.arsc

资源索引表resources.arsc记录了从资源id到文件路径的转换关系,当应用通过resources类获取res文件资源时,会先从resources.arsc中拿到文件路径,然后通过assetmanager进行访问。

application component -> resources.arsc -> assetmanager -> apk
从上述流程中可以看到,若要进行资源的混淆,可在分析resources.arsc格式后,修改内容中文件路径的指向并对资源文件进行相应的重命名即可。

另外,aapt还可对png图进行优化、指定文件以stored还是deflated模式添加到压缩包中等操作。

源码编译

当项目中包含aidl时,会先调用aidl工具生成java代码;renderscript亦然,需要先调用llvm-rs-cc,只是它不仅会自动生成java文件,还会产生相应的.bc文件,.bc文件将打包到apk中

深入分析Android构建过程

至此,java代码都已准备完毕。下一步要进行的是通过javac命令将java源码编译成.class字节码,用以编译的classpath包含以下内容:

android.jar,具体版本由targetsdkversion指定;

build.gradle中添加的第三方依赖;

编译后可对代码进行混淆处理,主要包括删除无用类、字节码优化、重命名等操作,只需在build.gradle中配置混淆规则即可

buildtypes {
  release {
    minifyenabled true
    proguardfiles getdefaultproguardfile('proguard-android.txt')
    proguardfile 'proguard/proguard-rules.pro'
  }
}

生成dex

如果项目涉及分dex,那在调用dx命令前,需要做一些准备的工作,把编译后的class文件打包成jar包allclasses.jar,然后生成主dex中必须包含的文件列表。主要包括collect、shrink及create 3个步骤。

深入分析Android构建过程

首先会通过androidmanifest.xml过滤出项目中使用到的四大组件(activity、service、receiver、provider)、application及instrumentation,并写入manifest_keep.txt文件,这些都是会默认添加到主dex的,无须手动设置。除此之外,默认添加的还有继承于 backupagent 及 annotation 的类。若有额外的类需要被加入到主dex中,可以新建一个文件并以proguard的语法指定,然后在build.gradle中把此文件配置到multidexkeepproguard中去。此过程关键代码如下:

void generatekeeplistfrommanifest() {
  saxparser parser = saxparserfactory.newinstance().newsaxparser()
  writer out = new bufferedwriter(new filewriter(getoutputfile()))  try {
    parser.parse(getmanifest(), new manifesthandler(out))    // add a couple of rules that cannot be easily parsed from the manifest.
    out.write("""-keep public class * extends android.app.backup.backupagent {<init>();}
-keep public class * extends java.lang.annotation.annotation {*;}
""")    if (proguardfile != null) {
      out.write(files.tostring(proguardfile, charsets.utf_8))
    }
  } finally {
    out.close()
  }
}

这个时候,会执行一个叫shrinkxxxmultidexcomponents(xxx为build types名称)的任务。实际上是调用了proguard,只是要比常规的proguard简单一些,不执行混淆、优化跟预检几个步骤,只需要shrink即可,以allclasses.jar为输入、manifest_keep.txt为混淆配置文件,把指定内容及其引用标记起来,然后添加到componentclasses.jar中去。

public void execute(proguardtask proguardcomponentstask) {
  proguardcomponentstask.dontobfuscate();
  proguardcomponentstask.dontoptimize();
  proguardcomponentstask.dontpreverify();  // 方法未完,略过...}

到了createmaindexlist,会调用dx命令,传入allclasses.jar、componentclasses.jar,分析后者依赖,把它直接引用的类也添加到主dex中,并生成新的multidex配置文件maindexlist.txt,至此,准备工作完成。

经过上一阶段编译的处理,已经生成了标准的java字节码,可在标准的java虚拟机上运行。但android使用了它特有的dalvik虚拟机,这就需要我们为它提供另一不同的格式。dx工具为此而出现,可将.classes文件转换添加到dalvik可执行文件.dex中去。当项目发展到一定规模,需要进行分dex处理时,可通过上述步骤生成的maindexlist.txt指定dex该如何拆分。

遗憾的是,以上关于分dex的内容都是理想的情况,现实却很残酷。如果项目中开启了proguard,那它会在分dex的shrink处理前完成,导致allclasses.jar是混淆处理后的代码,而manifest_keep.txt却未曾混淆,后续生成componentclasses.jar 及 maindexlist.txt 的过程也就都不再可靠了。要解决这个问题,在shrink前通过混淆输出的符号表mapping.txt对manifest_keep.txt进行修正是个不错的选择。

打包签名

此时万事俱备,只要把资源包app.ap_、可执行文件classes.dex及项目(包含第三方依赖)中的非源码文件一起添加到压缩包中去,我们的安装包(.apk文件)也就生成了。

另外,apk需要经过签名才可以发布。可通过jarsigner工具完成。

zipalign

文件对齐并非android构建的必要步骤,但对齐处理后可提高系统访问安装包资源的效率。即使执行了zipalign,也只有以stored模式添加到apk中的文件是需要对齐的。如若对图片等资源进行了极限压缩或在aapt打包时选择了deflated,那可对齐的文件也就没多少了

通过build tools中的zipalign工具以下命令可对压缩包进行对齐

zipalign -f -v 4 app.apk toapp.apk
以下命令则起到了检验压缩包有没有对齐的作用:

zipalign -c -v 4 app.apk
总结

本文主要介绍了android构建的各个主要步骤,并重点讲述了资源合并打包与dex生成的过程。最后,用一张图概括下构建的总体流程:

深入分析Android构建过程