Android应用程序资源的编译和打包过程分析

来源：互联网发布：天融信网络教育编辑：程序博客网时间：2024/06/05 19:27

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Android（177） 

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我们知道，在一个APK文件中，除了有代码文件之外，还有很多资源文件。这些资源文件是通过Android资源打包工具aapt（Android Asset Package Tool）打包到APK文件里面的。在打包之前，大部分文本格式的XML资源文件还会被编译成二进制格式的XML资源文件。在本文中，我们就详细分析XML资源文件的编译和打包过程，为后面深入了解Android系统的资源管理框架打下坚实的基础。

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在前面Android资源管理框架（Asset Manager）简要介绍和学习计划一文中提到，只有那些类型为res/animator、res/anim、res/color、res/drawable（非Bitmap文件，即非.png、.9.png、.jpg、.gif文件）、res/layout、res/menu、res/values和res/xml的资源文件均会从文本格式的XML文件编译成二进制格式的XML文件，如图1所示：

图1 Android应用程序资源的编译和打包过程

这些XML资源文件之所要从文本格式编译成二进制格式，是因为：

1. 二进制格式的XML文件占用空间更小。这是由于所有XML元素的标签、属性名称、属性值和内容所涉及到的字符串都会被统一收集到一个字符串资源池中去，并且会去重。有了这个字符串资源池，原来使用字符串的地方就会被替换成一个索引到字符串资源池的整数值，从而可以减少文件的大小。

2. 二进制格式的XML文件解析速度更快。这是由于二进制格式的XML元素里面不再包含有字符串值，因此就避免了进行字符串解析，从而提高速度。

将XML资源文件从文本格式编译成二进制格式解决了空间占用以及解析效率的问题，但是对于Android资源管理框架来说，这只是完成了其中的一部分工作。Android资源管理框架的另外一个重要任务就是要根据资源ID来快速找到对应的资源。

在前面Android资源管理框架（Asset Manager）简要介绍和学习计划一文中提到，为了使得一个应用程序能够在运行时同时支持不同的大小和密度的屏幕，以及支持国际化，即支持不同的国家地区和语言，Android应用程序资源的组织方式有18个维度，每一个维度都代表一个配置信息，从而可以使得应用程序能够根据设备的当前配置信息来找到最匹配的资源来展现在UI上，从而提高用户体验。

由于Android应用程序资源的组织方式可以达到18个维度，因此就要求Android资源管理框架能够快速定位最匹配设备当前配置信息的资源来展现在UI上，否则的话，就会影响用户体验。为了支持Android资源管理框架快速定位最匹配资源，Android资源打包工具aapt在编译和打包资源的过程中，会执行以下两个额外的操作：

1. 赋予每一个非assets资源一个ID值，这些ID值以常量的形式定义在一个R.Java文件中。

2. 生成一个resources.arsc文件，用来描述那些具有ID值的资源的配置信息，它的内容就相当于是一个资源索引表。

有了资源ID以及资源索引表之后，Android资源管理框架就可以迅速将根据设备当前配置信息来定位最匹配的资源了。接下来我们在分析Android应用程序资源的编译和打包过程中，就主要关注XML资源的编译过程、资源ID文件R.java的生成过程以及资源索引表文件resources.arsc的生成过程。

Android资源打包工具在编译应用程序资源之前，会创建一个资源表。这个资源表使用一个ResourceTable对象来描述，当应用程序资源编译完成之后，它就会包含所有资源的信息。有了这个资源表之后， Android资源打包工具就可以根据它的内容来生成资源索引表文件resources.arsc了。

接下来，我们就通过ResourceTable类的实现来先大概了解资源表里面都有些什么东西，如图2所示：

图2 ResourceTable的实现

ResourceTable类用来总体描述一个资源表，它的重要成员变量的含义如下所示：

--mAssetsPackage：表示当前正在编译的资源的包名称。

--mPackages：表示当前正在编译的资源包，每一个包都用一个Package对象来描述。例如，一般我们在编译应用程序资源时，都会引用系统预先编译好的资源包，这样当前正在编译的资源包除了目标应用程序资源包之外，就还有预先编译好的系统资源包。

--mOrderedPackages：和mPackages一样，也是表示当前正在编译的资源包，不过它们是以Package ID从小到大的顺序保存在一个Vector里面的，而mPackages是一个以Package Name为Key的DefaultKeyedVector。

--mAssets：表示当前编译的资源目录，它指向的是一个AaptAssets对象。

Package类用来描述一个包，这个包可以是一个被引用的包，即一个预先编译好的包，也可以是一个正在编译的包，它的重要成员变量的含义如下所示：

--mName：表示包的名称。

--mTypes：表示包含的资源的类型，每一个类型都用一个Type对象来描述。资源的类型就是指animimator、anim、color、drawable、layout、menu和values等。

--mOrderedTypes：和mTypes一样，也是表示包含的资源的类型，不过它们是Type ID从小到大的顺序保存在一个Vector里面的，而mTypes是一个以Type Name为Key的DefaultKeyedVector。

Type类用来描述一个资源类型，它的重要成员变量的含义如下所示：

--mName：表示资源类型名称。

--mConfigs：表示包含的资源配置项列表，每一个配置项列表都包含了一系列同名的资源，使用一个ConfigList来描述。例如，假设有main.xml和sub.xml两个layout类型的资源，那么main.xml和sub.xml都分别对应有一个ConfigList。

--mOrderedConfigs：和mConfigs一样，也是表示包含的资源配置项，不过它们是以Entry ID从小到大的顺序保存在一个Vector里面的，而mConfigs是以Entry Name来Key的DefaultKeyedVector。

--mUniqueConfigs：表示包含的不同资源配置信息的个数。我们可以将mConfigs和mOrderedConfigs看作是按照名称的不同来划分资源项，而将mUniqueConfigs看作是按照配置信息的不同来划分资源项。

ConfigList用来描述一个资源配置项列表，它的重要成员变量的含义如下所示：

--mName：表示资源项名称，也称为Entry Name。

--mEntries：表示包含的资源项，每一个资源项都用一个Entry对象来描述，并且以一个对应的ConfigDescription为Key保存在一个DefaultKeyedVector中。例如，假设有一个名称为icon.png的drawable资源，有三种不同的配置，分别是ldpi、mdpi和hdpi，那么以icon.png为名称的资源就对应有三个项。

Entry类用来描述一个资源项，它的重要成员变量的含义如下所示：

--mName：表示资源名称。

--mItem：表示资源数据，用一个Item对象来描述。

Item类用来描述一个资源项数据，它的重要成员变量的含义如下所示：

--value：表示资源项的原始值，它是一个字符串。

--parsedValue：表示资源项原始值经过解析后得到的结构化的资源值，使用一个Res_Value对象来描述。例如，一个整数类型的资源项的原始值为“12345”，经过解析后，就得到一个大小为12345的整数类型的资源项。

ConfigDescription类是从ResTable_config类继承下来的，用来描述一个资源配置信息。ResTable_config类的成员变量imsi、locale、screenType、input、screenSize、version和screenConfig对应的实际上就是在前面Android资源管理框架（Asset Manager）简要介绍和学习计划一文提到的18个资源维度。

前面提到，当前正在编译的资源目录是使用一个AaptAssets对象来描述的，它的实现如图3所示：

图3 AaptAssets类的实现

AaptAssets类的重要成员变量的含义如下所示：

--mPackage：表示当前正在编译的资源的包名称。

--mRes：表示所包含的资源类型集，每一个资源类型都使用一个ResourceTypeSet来描述，并且以Type Name为Key保存在一个KeyedVector中。

--mHaveIncludedAssets：表示是否有引用包。

--mIncludedAssets：指向的是一个AssetManager，用来解析引用包。引用包都是一些预编译好的资源包，它们需要通过AssetManager来解析。事实上，Android应用程序在运行的过程中，也是通过AssetManager来解析资源的。

--mOverlay：表示当前正在编译的资源的重叠包。重叠包是什么概念呢？假设我们正在编译的是Package-1，这时候我们可以设置另外一个Package-2，用来告诉aapt，如果Package-2定义有和Package-1一样的资源，那么就用定义在Package-2的资源来替换掉定义在Package-1的资源。通过这种Overlay机制，我们就可以对资源进行定制，而又不失一般性。

ResourceTypeSet类实际上描述的是一个类型为AaptGroup的KeyedVector，并且这个KeyedVector是以AaptGroup Name为Key的。AaptGroup类描述的是一组同名的资源，类似于前面所描述的ConfigList，它有一个重要的成员变量mFiles，里面保存的就是一系列同名的资源文件。每一个资源文件都是用一个AaptFile对象来描述的，并且以一个AaptGroupEntry为Key保存在一个DefaultKeyedVector中。

AaptFile类的重要成员变量的含义如下所示：

--mPath：表示资源文件路径。

--mGroupEntry：表示资源文件对应的配置信息，使用一个AaptGroupEntry对象来描述。

--mResourceType：表示资源类型名称。

--mData：表示资源文件编译后得到的二进制数据。

--mDataSize：表示资源文件编译后得到的二进制数据的大小。

AaptGroupEntry类的作用类似前面所描述的ResTable_config，它的成员变量mcc、mnc、locale、vendor、screenLayoutSize、screenLayoutLong、orientation、uiModeType、uiModeNight、density、tounscreen、keysHidden、keyboard、navHidden、navigation、screenSize和version对应的实际上就是在前面Android资源管理框架（Asset Manager）简要介绍和学习计划一文提到的18个资源维度。

了解了ResourceTable类和AaptAssets类的实现之后，我们就可以开始分析Android资源打包工具的执行过程了，如图4所示：

图4 Android资源打包工具的执行过程

假设我们当前要编译的应用程序资源目录结构如下所示：

[plain] view plain copy
 
project  
  --AndroidManifest.xml  
  --res  
    --drawable-ldpi  
      --icon.png  
    --drawable-mdpi  
      --icon.png  
    --drawable-hdpi  
      --icon.png  
    --layout  
      --main.xml  
      --sub.xml  
    --values  
      --strings.xml  

接下来，我们就按照图4所示的步骤来分析上述应用程序资源的编译和打包过程。

一. 解析AndroidManifest.xml

解析AndroidManifest.xml是为了获得要编译资源的应用程序的包名称。我们知道，在AndroidManifest.xml文件中，manifest标签的package属性的值描述的就是应用程序的包名称。有了这个包名称之后，就可以创建资源表了，即创建一个ResourceTable对象。

二. 添加被引用资源包

Android系统定义了一套通用资源，这些资源可以被应用程序引用。例如，我们在XML布局文件中指定一个LinearLayout的android:orientation属性的值为“vertical”时，这个“vertical”实际上就是在系统资源包里面定义的一个值。

在Android源代码工程环境中，Android系统提供的资源经过编译后，就位于out/target/common/obj/APPS/framework-res_intermediates/package-export.apk文件中，因此，在Android源代码工程环境中编译的应用程序资源，都会引用到这个package-export.apk。

从上面的分析就可以看出，我们在编译一个Android应用程序的资源的时候，至少会涉及到两个包，其中一个被引用的系统资源包，另外一个就是当前正在编译的应用程序资源包。每一个包都可以定义自己的资源，同时它也可以引用其它包的资源。那么，一个包是通过什么方式来引用其它包的资源的呢？这就是我们熟悉的资源ID了。资源ID是一个4字节的无符号整数，其中，最高字节表示Package ID，次高字节表示Type ID，最低两字节表示Entry ID。

Package ID相当于是一个命名空间，限定资源的来源。Android系统当前定义了两个资源命令空间，其中一个系统资源命令空间，它的Package ID等于0x01，另外一个是应用程序资源命令空间，它的Package ID等于0x7f。所有位于[0x01, 0x7f]之间的Package ID都是合法的，而在这个范围之外的都是非法的Package ID。前面提到的系统资源包package-export.apk的Package ID就等于0x01，而我们在应用程序中定义的资源的Package ID的值都等于0x7f，这一点可以通过生成的R.java文件来验证。

Type ID是指资源的类型ID。资源的类型有animator、anim、color、drawable、layout、menu、raw、string和xml等等若干种，每一种都会被赋予一个ID。

Entry ID是指每一个资源在其所属的资源类型中所出现的次序。注意，不同类型的资源的Entry ID有可能是相同的，但是由于它们的类型不同，我们仍然可以通过其资源ID来区别开来。

关于资源ID的更多描述，以及资源的引用关系，可以参考frameworks/base/libs/utils目录下的README文件。

三. 收集资源文件

在编译应用程序资源之前，Android资源打包工具aapt会创建一个AaptAssets对象，用来收集当前需要编译的资源文件。这些需要编译的资源文件就保存在AaptAssets类的成员变量mRes中，如下所示：

[cpp] view plain copy
 
class AaptAssets : public AaptDir  
{  
    ......  
  
private:  
    ......  
  
    KeyedVector<String8, sp<ResourceTypeSet> >* mRes;  
};  

AaptAssets类定义在文件frameworks/base/tools/aapt/AaptAssets.h中。

AaptAssets类的成员变量mRes是一个类型为ResourceTypeSet的KeyedVector，这个KeyedVector的Key就是资源的类型名称。由此就可知，收集到资源文件是按照类型来保存的。例如，对于我们在这篇文章中要用到的例子，一共有三种类型的资源，分别是drawable、layout和values，于是，就对应有三个ResourceTypeSet。

从前面的图3可以看出，ResourceTypeSet类本身描述的也是一个KeyedVector，不过它里面保存的是一系列有着相同文件名的AaptGroup。例如，对于我们在这篇文章中要用到的例子：

1. 类型为drawable的ResourceTypeSet只有一个AaptGroup，它的名称为icon.png。这个AaptGroup包含了三个文件，分别是res/drawable-ldpi/icon.png、res/drawable-mdpi/icon.png和res/drawable-hdpi/icon.png。每一个文件都用一个AaptFile来描述，并且都对应有一个AaptGroupEntry。每一个AaptGroupEntry描述的都是不同的资源配置信息，即它们所描述的屏幕密度分别是ldpi、mdpi和hdpi。

2. 类型为layout的ResourceTypeSet有两个AaptGroup，它们的名称分别为main.xml和sub.xml。这两个AaptGroup都是只包含了一个AaptFile，分别是res/layout/main.xml和res/layout/sub.xml。这两个AaptFile同样是分别对应有一个AaptGroupEntry，不过这两个AaptGroupEntry描述的资源配置信息都是属于default的。

3. 类型为values的ResourceTypeSet只有一个AaptGroup，它的名称为strings.xml。这个AaptGroup只包含了一个AaptFile，即res/values/strings.xml。这个AaptFile也对应有一个AaptGroupEntry，这个AaptGroupEntry描述的资源配置信息也是属于default的。

四. 将收集到的资源增加到资源表

前面收集到的资源只是保存在一个AaptAssets对象中，这一步需要将这些资源同时增加到一个资源表中去，即增加到前面所创建的一个ResourceTable对象中去，因为最后我们需要根据这个ResourceTable来生成资源索引表，即生成resources.arsc文件。

注意，这一步收集到资源表的资源是不包括values类型的资源的。类型为values的资源比较特殊，它们要经过编译之后，才会添加到资源表中去。这个过程我们后面再描述。

从前面的图2可以看出，在ResourceTable类中，每一个资源都是分别用一个Entry对象来描述的，这些Entry分别按照Pacakge、Type和ConfigList来分类保存。例如，对于我们在这篇文章中要用到的例子，假设它的包名为“shy.luo.activity”，那么在ResourceTable类的成员变量mPackages和mOrderedPackages中，就会分别保存有一个名称为“shy.luo.activity”的Package，如下所示：

[cpp] view plain copy
 
class ResourceTable : public ResTable::Accessor  
{  
    ......  
  
private:  
    ......  
  
    DefaultKeyedVector<String16, sp<Package> > mPackages;  
    Vector<sp<Package> > mOrderedPackages;  
     
    ......  
};  

ResourceTable类定义在文件frameworks/base/tools/aapt/ResourceTable.h中。

在这个名称为“shy.luo.activity”的Package中，分别包含有drawable和layout两种类型的资源，每一种类型使用一个Type对象来描述，其中：

1. 类型为drawable的Type包含有一个ConfigList。这个ConfigList的名称为icon.png，包含有三个Entry，分别为res/drawable-ldip/icon.png、res/drawable-mdip/icon.png和res/drawable-hdip/icon.png。每一个Entry都对应有一个ConfigDescription，用来描述不同的资源配置信息，即分别用来描述ldpi、mdpi和hdpi三种不同的屏幕密度。

2. 类型为layout的Type包含有两个ConfigList。这两个ConfigList的名称分别为main.xml和sub.xml。名称为main.xml的ConfigList包含有一个Entry，即res/layout/main.xml。名称为sub.xml的ConfigList包含有一个Entry，即res/layout/sub/xml。

上述得到的五个Entry分别对应有五个Item，它们的对应关系以及内容如下图5所示：

图5 收集到的drawable和layout资源项列表

五. 编译values类资源

类型为values的资源描述的都是一些简单的值，如数组、颜色、尺寸、字符串和样式值等，这些资源是在编译的过程中进行收集的。接下来，我们就以字符串的编译过程来进行说明。

在这篇文章中要用到的例子中，包含有一个strings.xml的文件，它的内容如下所示：

[html] view plain copy
 
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
<resources>  
    <string name="app_name">Activity</string>  
    <string name="sub_activity">Sub Activity</string>  <li class="alt" style="border-top: none; border-right: none; border-bottom: none; border-left: 3px solid rgb(108, 226, 108); border-image: initial; list-style-type: decimal-leading-zero; list-style-image: initial; color: inherit; line-height: 18px; margin: 0px !important; padding: 0px 3px 0px 10px

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