漫谈android系统（1）解析android编译

1.1 android源码架构

通过源码的架构，知道android源码在整个体系的code base充当什么样的角色，有助于理解android。

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├── Makefile            全局的Makefile

├── build                  系统编译规则和配置所需要的脚本和工具

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├── prebuilt      各种平台编译工具链

├── bionic                基础C库源代码

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├── frameworks *         Android应用程序的核心框架层(java及C++语言)

├── system     *            底层文件系统/库/应用及组件(C语言，init)

├── dalvik                     JAVA虚拟机

├── external            android使用的一些额外开源库

├── libcore             与媒体播放框架代码相关

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├── packages            各种应用程序实例

├── development         程序开发所需要的实例/模板/工具

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├── ndk

├── sdk

├── cts                 Android CTS兼容性规范测试用例

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├── vendor              *        厂商定制代码

├── device               *        厂商定制代码

├── hardware          *        一些与硬件相关的库，部分厂家开源的硬解适配层HAL代码

├── kernel                *        Linux源代码

├── bootable           引导加载器（LK）

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├── abi

├── build.sh

├── doc

├── platform_testing

├── art

├── developers

├── libnativehelper

├── mkimage

├── out                             产生的镜像

├── pdk

1.2 如何获取源码。

google有官方的方法下载。

 http://source.android.com/source/downloading.html

具体解决无法下载google源码方案：

目前清华大学有相应的谷歌android镜像，感谢清华人对开源软件的支持。具体如下地址：https://lug.ustc.edu.cn/wiki/mirrors/help/aosp

这里小编所使用的：

mkdir ~/bin
PATH=~/bin:$PATH
curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo
## 如果上述 URL 不可访问，可以用下面的：
## curl https://storage-googleapis.lug.ustc.edu.cn/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo
chmod a+x ~/bin/repo
mkdir androidM
cd androidM
repo init -u git://mirrors.ustc.edu.cn/aosp/platform/manifest -b android-6.0.1_r8
## 如果提示无法连接到 gerrit.googlesource.com，可以编辑 ~/bin/repo，把 REPO_URL 一行替换成下面的：
## REPO_URL = 'https://gerrit-googlesource.lug.ustc.edu.cn/git-repo'
repo sync -c -d

1.3 build系统

   android的源码是如何编译的？了解了这个有助于我们对android源码是如何构成的有直观的了解，现在，以android6.0的code为例，在这里对android的源码进行分析。

整个build的make文件主要分为三类。

第一类：build系统的核心文件，定义了整个build系统。其源码在build/core。

第二类：主要给厂商做定义的make文件。其源码在device下。

第三类：针对于每一个模块的make文件。如在模块目录下的Android.mk文件。

 

1.3.1 如何使用build系统

$ source build/envsetup.sh 
$ lunch
#选择相关的编译项
$ make 

第一行命令“source build/envsetup.sh”引入了 build/envsetup.sh脚本。该脚本的作用是初始化编译环境，并引入一些辅助的 Shell 函数，这其中就包括第二步使用 lunch 函数。

当可以执行lunch函数时，通常有一下命令可被执行。

croot切换到源码树的根目录m在源码树的根目录执行 makemmBuild 当前目录下的模块mmmBuild 指定目录下的模块cgrep在所有 C/C++ 文件上执行 grepjgrep在所有 Java 文件上执行 grepresgrep在所有 res/*.xml 文件上执行 grepprintconfig显示当前 Build 的配置信息add_lunch_combo在 lunch 函数的菜单中添加一个条目

lunch 函数的参数用来指定此次编译的目标设备以及编译类型。

当使用make的时候，直接调用的时makefile，而makefile中只有“include build/core/main.mk”，这样就将引入整个build系统。

 主要的 Make 文件的说明

文件名说明main.mk最主要的 Make 文件，该文件中首先将对编译环境进行检查，同时引入其他的 Make 文件。另外，该文件中还定义了几个最主要的 Make 目标，例如 droid，sdk等。help.mk包含了名称为 help 的 Make 目标的定义，该目标将列出主要的 Make 目标及其说明。pathmap.mk将许多头文件的路径通过名值对的方式定义为映射表，并提供 include-path-for 函数来获取。例如，通过$(call include-path-for, frameworks-native)便可以获取到 framework 本地代码需要的头文件路径。envsetup.mk配置 Build 系统需要的环境变量，例如：TARGET_PRODUCT，TARGET_BUILD_VARIANT，HOST_OS，HOST_ARCH 等。
当前编译的主机平台信息（例如操作系统，CPU 类型等信息）就是在这个文件中确定的。
另外，该文件中还指定了各种编译结果的输出路径。combo/select.mk根据当前编译器的平台选择平台相关的 Make 文件。dumpvar.mk在 Build 开始之前，显示此次 Build 的配置信息。config.mk整个 Build 系统的配置文件，最重要的 Make 文件之一。该文件中主要包含以下内容：

• 定义了许多的常量来负责不同类型模块的编译。
• 定义编译器参数以及常见文件后缀，例如 .zip,.jar.apk。
• 根据 BoardConfig.mk 文件，配置产品相关的参数。
• 设置一些常用工具的路径，例如 flex，e2fsck，dx。

definitions.mk最重要的 Make 文件之一，在其中定义了大量的函数。这些函数都是 Build 系统的其他文件将用到的。例如：my-dir，all-subdir-makefiles，find-subdir-files，sign-package 等，关于这些函数的说明请参见每个函数的代码注释。distdir.mk

针对 dist 目标的定义。dist 目标用来拷贝文件到指定路径。

dex_preopt.mk针对启动 jar 包的预先优化。pdk_config.mk顾名思义，针对 pdk（Platform Developement Kit）的配置文件。${ONE_SHOT_MAKEFILE}ONE_SHOT_MAKEFILE 是一个变量，当使用“mm”编译某个目录下的模块时，此变量的值即为当前指定路径下的 Make 文件的路径。${subdir_makefiles}各个模块的 Android.mk 文件的集合，这个集合是通过 Python 脚本扫描得到的。post_clean.mk在前一次 Build 的基础上检查当前 Build 的配置，并执行必要清理工作。legacy_prebuilts.mk该文件中只定义了 GRANDFATHERED_ALL_PREBUILT 变量。Makefile被 main.mk 包含，该文件中的内容是辅助 main.mk 的一些额外内容。

其他主要 Make 目标

Make 目标说明make clean执行清理，等同于：rm -rf out/。make sdk编译出 Android 的 SDK。make clean-sdk清理 SDK 的编译产物。make update-api更新 API。在 framework API 改动之后，需要首先执行该命令来更新 API，公开的 API 记录在 frameworks/base/api 目录下。make dist执行 Build，并将 MAKECMDGOALS 变量定义的输出文件拷贝到 /out/dist 目录。make all编译所有内容，不管当前产品的定义中是否会包含。make help帮助信息，显示主要的 make 目标。make snod从已经编译出的包快速重建系统镜像。（其实主要对system进行打包）make libandroid_runtime编译所有 JNI framework 内容。make framework编译所有 Java framework 内容。make services编译系统服务和相关内容。make <local_target>编译一个指定的模块，local_target 为模块的名称。make clean-<local_target>清理一个指定模块的编译结果。make dump-products显示所有产品的编译配置信息，例如：产品名，产品支持的地区语言，产品中会包含的模块等信息。make bootimage生成 boot.imgmake recoveryimage生成 recovery.imgmake userdataimage生成 userdata.imgmake cacheimage生成 cache.img

1.3.2 在 Build 系统中添加新的内容

当要开发一款新的 Android 产品的时候，我们首先需要在 Build 系统中添加对于该产品的定义。

在 Android Build 系统中对产品定义的文件通常位于 device 目录下（另外还有一个可以定义产品的目录是 vender 目录，这是个历史遗留目录，Google 已经建议不要在该目录中进行定义，而应当选择 device 目录）。device 目录下根据公司名以及产品名分为二级目录。

通常，对于一个产品的定义通常至少会包括四个文件：AndroidProducts.mk，产品版本定义文件，BoardConfig.mk 以及 verndorsetup.sh。

AndroidProducts.mk：该文文件中的内容很简单，其中只需要定义一个变量，名称为“PRODUCT_MAKEFILES”，该变量的值为产品版本定义文件名的列表，例如：

 PRODUCT_MAKEFILES := \  $(LOCAL_DIR)/full_stingray.mk \  $(LOCAL_DIR)/stingray_emu.mk \  $(LOCAL_DIR)/generic_stingray.mk

产品版本定义文件：顾名思义，该文件中包含了对于特定产品版本的定义。该文件可能不只一个，因为同一个产品可能会有多种版本（例如，面向中国地区一个版本，面向美国地区一个版本）。

     文件中可以定义的变量以及含义

常量说明PRODUCT_NAME最终用户将看到的完整产品名，会出现在“关于手机”信息中。PRODUCT_MODEL产品的型号，这也是最终用户将看到的。PRODUCT_LOCALES该产品支持的地区，以空格分格，例如：en_GB de_DE es_ES fr_CA。PRODUCT_PACKAGES该产品版本中包含的 APK 应用程序，以空格分格，例如：Calendar Contacts。PRODUCT_DEVICE该产品的工业设计的名称。PRODUCT_MANUFACTURER制造商的名称。PRODUCT_BRAND该产品专门定义的商标（如果有的话）。PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES对于商品属性的定义。PRODUCT_COPY_FILES编译该产品时需要拷贝的文件，以“源路径 : 目标路径”的形式。PRODUCT_OTA_PUBLIC_KEYS对于该产品的 OTA 公开 key 的列表。PRODUCT_POLICY产品使用的策略。PRODUCT_PACKAGE_OVERLAYS指出是否要使用默认的资源或添加产品特定定义来覆盖。PRODUCT_CONTRIBUTORS_FILEHTML 文件，其中包含项目的贡献者。PRODUCT_TAGS该产品的标签，以空格分格。

      通常情况下，我们并不需要定义所有这些变量。Build 系统的已经预先定义好了一些组合，它们都位于 /build/target/product 下，每个文件定义了一个组合，我们只要继承这些预置的定义，然后再覆盖自己想要的变量定义即可。例如：

•  # 继承 full_base.mk 文件中的定义 $(call inherit-product, $(SRC_TARGET_DIR)/product/full_base.mk)  # 覆盖其中已经定义的一些变量 PRODUCT_NAME := full_lt26  PRODUCT_DEVICE := lt26  PRODUCT_BRAND := Android  PRODUCT_MODEL := Full Android on LT26

   BoardConfig.mk：该文件用来配置硬件主板，它其中定义的都是设备底层的硬件特性。例如：该设备的主板相关信息，Wifi 相关信息，还有 bootloader，内核，radio，image 等信息。

vendorsetup.sh：该文件中作用是通过 add_lunch_combo 函数在 lunch 函数中添加一个菜单选项。该函数的参数是产品名称加上编译类型，中间以“-”连接，例如：add_lunch_combo full_lt26-userdebug。/build/envsetup.sh 会扫描所有 device 和 vender 二 级目 录下的名称 为"vendorsetup.sh"文件，并根据其中的内容来确定 lunch 函数的 菜单选项。

在配置了以上的文件之后，便可以编译出我们新添加的设备的系统镜像了。

1.3.3 添加新的模块

    在源码树中，一个模块的所有文件通常都位于同一个文件夹中。为了将当前模块添加到整个 Build 系统中，每个模块都需要一个专门的 Make 文件，该文件的名称为“Android.mk”。Build 系统会扫描名称为“Android.mk”的文件，并根据该文件中内容编译出相应的产物。

需要注意的是：在 Android Build 系统中，编译是以模块（而不是文件）作为单位的，每个模块都有一个唯一的名称，一个模块的依赖对象只能是另外一个模块，而不能是其他类型的对象。对于已经编译好的二进制库，如果要用来被当作是依赖对象，那么应当将这些已经编译好的库作为单独的模块。对于这些已经编译好的库使用 BUILD_PREBUILT 或 BUILD_MULTI_PREBUILT。例如：当编译某个 Java 库需要依赖一些 Jar 包时，并不能直接指定 Jar 包的路径作为依赖，而必须首先将这些 Jar 包定义为一个模块，然后在编译 Java 库的时候通过模块的名称来依赖这些 Jar 包。

Android.mk 文件通常以以下两行代码作为开头：

 LOCAL_PATH := $(call my-dir)  include $(CLEAR_VARS)

这两行代码的作用是：

1. 设置当前模块的编译路径为当前文件夹路径。
2. 清理（可能由其他模块设置过的）编译环境中用到的变量。

为了方便模块的编译，Build 系统设置了很多的编译环境变量。要编译一个模块，只要在编译之前根据需要设置这些变量然后执行编译即可。它们包括：

LOCAL_SRC_FILES：当前模块包含的所有源代码文件。

LOCAL_MODULE：当前模块的名称，这个名称应当是唯一的，模块间的依赖关系就是通过这个名称来引用的。

LOCAL_C_INCLUDES：C 或 C++ 语言需要的头文件的路径。LOCAL_STATIC_LIBRARIES：当前模块在静态链接时需要的库的名称。LOCAL_SHARED_LIBRARIES：当前模块在运行时依赖的动态库的名称。LOCAL_CFLAGS：提供给 C/C++ 编译器的额外编译参数。

LOCAL_JAVA_LIBRARIES：当前模块依赖的 Java 共享库。

LOCAL_STATIC_JAVA_LIBRARIES：当前模块依赖的 Java 静态库。LOCAL_PACKAGE_NAME：当前 APK 应用的名称。

LOCAL_CERTIFICATE：签署当前应用的证书名称。

LOCAL_MODULE_TAGS：当前模块所包含的标签，一个模块可以包含多个标签。标签的值可能是 debug, eng, user，development 或者 optional。其中，optional 是默认标签。标签是提供给编译类型使用的。不同的编译类型会安装包含不同标签的模块。

要编译一个 APK 文件，只需要在 Android.mk 文件中，加入“include $(BUILD_PACKAGE)

除此以外，Build 系统中还定义了一些便捷的函数以便在 Android.mk 中使用，包括：

• $(call my-dir)：获取当前文件夹路径。
• $(call all-java-files-under, <src>)：获取指定目录下的所有 Java 文件。
• $(call all-c-files-under, <src>)：获取指定目录下的所有 C 语言文件。
• $(call all-Iaidl-files-under, <src>) ：获取指定目录下的所有 AIDL 文件。
• $(call all-makefiles-under, <folder>)：获取指定目录下的所有 Make 文件。
• $(call intermediates-dir-for, <class>, <app_name>, <host or target>, <common?> )：获取 Build 输出的目标文件夹路径。

编译一个 APK 文件

  LOCAL_PATH := $(call my-dir)   include $(CLEAR_VARS)   # 获取所有子目录中的 Java 文件  LOCAL_SRC_FILES := $(call all-subdir-java-files)   # 当前模块依赖的静态 Java 库，如果有多个以空格分隔  LOCAL_STATIC_JAVA_LIBRARIES := static-library   # 当前模块的名称  LOCAL_PACKAGE_NAME := LocalPackage   # 编译 APK 文件  include $(BUILD_PACKAGE)

编译一个 Java 的静态库

  LOCAL_PATH := $(call my-dir)   include $(CLEAR_VARS)      # 获取所有子目录中的 Java 文件  LOCAL_SRC_FILES := $(call all-subdir-java-files)      # 当前模块依赖的动态 Java 库名称  LOCAL_JAVA_LIBRARIES := android.test.runner      # 当前模块的名称  LOCAL_MODULE := sample      # 将当前模块编译成一个静态的 Java 库  include $(BUILD_STATIC_JAVA_LIBRARY)