APK構(gòu)建過(guò)程-命令行編譯

官方對(duì)APK構(gòu)建過(guò)程的介紹

官方 - 構(gòu)建流程介紹

apk構(gòu)建流程-簡(jiǎn)版.png

典型 Android 應(yīng)用模塊的構(gòu)建流程，按照以下常規(guī)步驟執(zhí)行：

  1. 編譯器將您的源代碼轉(zhuǎn)換成 DEX 文件（Dalvik 可執(zhí)行文件，其中包括在 Android 設(shè)備上運(yùn)行的字節(jié)碼），并將其他所有內(nèi)容轉(zhuǎn)換成編譯后的資源。
  2. 打包器將 DEX 文件和編譯后的資源組合成 APK 或 AAB（具體取決于所選的 build 目標(biāo)）。 必須先為 APK 或 AAB 簽名，然后才能將應(yīng)用安裝到 Android 設(shè)備或分發(fā)到 Google Play 等商店。
  3. 打包器使用調(diào)試或發(fā)布密鑰庫(kù)為 APK 或 AAB 簽名：
    • 如果您構(gòu)建的是調(diào)試版應(yīng)用（即專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)試和分析的應(yīng)用），則打包器會(huì)使用調(diào)試密鑰庫(kù)為應(yīng)用簽名。Android Studio 會(huì)自動(dòng)使用調(diào)試密鑰庫(kù)配置新項(xiàng)目。
    • 如果您構(gòu)建的是打算對(duì)外發(fā)布的發(fā)布版應(yīng)用，則打包器會(huì)使用發(fā)布密鑰庫(kù)（您需要進(jìn)行配置）為應(yīng)用簽名。
    • 在 Android Studio 中為應(yīng)用簽名
  4. 在生成最終 APK 之前，打包器會(huì)使用 zipalign 工具對(duì)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，以減少其在設(shè)備上運(yùn)行時(shí)所占用的內(nèi)存。

構(gòu)建流程結(jié)束時(shí)，您將獲得應(yīng)用的調(diào)試版或發(fā)布版 APK/AAB，以用于部署、測(cè)試或向外部用戶(hù)發(fā)布。

精通APK構(gòu)建

APK構(gòu)建-詳版.png

APK的一般生成步驟

  1. 打包資源文件 aapt/aapt2
    • 生成R文件
    • 生成編譯后的資源文件
  2. aidl生成java文件 aidl
  3. Java代碼生成class文件 javac
  4. class文件生成dex文件 dx/d8/r8
  5. 打包（未簽名）apk apkbuilder
  6. 簽名apk jarsigner/apksigner
  7. 對(duì)齊apk zipalign

注：官方對(duì)上述部分命令行工具的使用有介紹：[ 官方指導(dǎo)：命令行工具 ]

1. 打包資源文件 aapt/aapt2

  • aapt/aapt2：ANDROID_SDK/build-tools/

見(jiàn)[ 官方指導(dǎo)：命令行工具-aapt2 ]

aapt package -f -m -J ./gen -S res -M AndroidManifest.xml -I D:\android.jar

-f 如果編譯生成的文件已經(jīng)存在，強(qiáng)制覆蓋。
-m 使生成的包的目錄存放在-J參數(shù)指定的目錄
-J 指定生成的R.java 的輸出目錄路徑
-S 指定res文件夾的路徑
-I 指定某個(gè)版本平臺(tái)的android.jar文件的路徑
-A 指定assert文件夾的路徑

aapt 入口為 frameworks/base/tools/aapt/Main.cpp ，其中對(duì) assets文件夾路徑、res文件夾路徑、AndroidManifest文件等會(huì)采取不同的策略。

對(duì)assets目錄下的資源不進(jìn)行編譯，會(huì)被原封不動(dòng)的打入apk中，也就是說(shuō)assets不會(huì)被壓縮。

AndroidManifest.xml會(huì)被aapt編譯成二進(jìn)制。

res下的資源，大多會(huì)被編譯成針對(duì)Android平臺(tái)優(yōu)化過(guò)的二進(jìn)制文件。對(duì)drawable下的png默認(rèn)會(huì)進(jìn)行壓縮處理（raw目錄下除外）

資源文件（res/下的文件） ---AAPT---|---> R.java（資源索引表）
                                |---> resource.arsc 資源文件
                                |---> res文件(二進(jìn)制&非二進(jìn)制如res/raw和pic保持原樣)

// 每個(gè)資源ID占4字節(jié)
public final class R {
    public static final class anim {
        public static int fade_in = 0x7f010001;
        public static int fade_out = 0x7f010002;
    }
}
// 第一位字節(jié) 0x7f 表示 packageID ,用來(lái)限定資源的來(lái)源。系統(tǒng)資源包是 0x01，SharedLibrary類(lèi)型資源包是 0x00， 普通App包則是 0x7f； 
// 次一位字節(jié) 01 表示 TypeID，用來(lái)表示資源類(lèi)型，如 drawable、layouts、anims、color、menu 等；
// 后2字節(jié) 0001/0002 表示 EntryID，指的是每一個(gè)資源在對(duì)應(yīng)的 TypeID 中出現(xiàn)的順序

resources.arsc 是一個(gè)App的資源索引表，可以理解為一個(gè)map映射表，map的key是 R.java 中的資源ID，而 value 就是其對(duì)應(yīng)的資源所在路徑，通過(guò) R.java 文件和 resources.arsc 就可以在代碼中找到對(duì)應(yīng)的資源引用。

res/raw和assets的相同點(diǎn)：

  1. 兩者目錄下的文件在打包后會(huì)原封不動(dòng)的保存在apk包中，不會(huì)被編譯成二進(jìn)制。

res/raw和assets的不同點(diǎn)：

  1. res/raw中的文件會(huì)被映射到R.java文件中，訪問(wèn)的時(shí)候直接使用資源ID即R.id.filename；assets文件夾下的文件不會(huì)被映射到R.java中，訪問(wèn)的時(shí)候需要AssetManager類(lèi)，通過(guò)文件名訪問(wèn)。
  2. res/raw不可以有目錄結(jié)構(gòu)，而assets則可以有目錄結(jié)構(gòu)，也就是assets目錄下可以再建立文件夾

2. aidl生成java文件 aidl

  • aidl：ANDROID_SDK/build-tools/

3. Java代碼生成class文件 javac

  • javac：jdk/
javac -target 1.7 -bootclasspath D:\android-sdk-windows\platforms\android-8\android.jar -d bin src\demo\project\*.java gen\demo\project\R.java

-target <版本>           生成特定 VM 版本的類(lèi)文件
-bootclasspath <路徑>    覆蓋引導(dǎo)類(lèi)文件的位置
-d <目錄>                指定存放生成的類(lèi)文件的位置
-sourcepath <路徑>       指定查找輸入源文件的位置

Javac 入口為 com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler 類(lèi)，主要邏輯集中在 compile() 和 compile2() 方法中

4. class文件生成dex文件 dx/d8/r8

  • dx：ANDROID_SDK/build-tools/
    • 最老、僅支持編譯dex（dexing）
  • d8：ANDROID_SDK/build-tools/（高版本sdk才提供）
    • 較新，用于替代dx，支持編譯dex（dexing）與脫糖（desugaring）
  • r8：/Applications/Android Studio.app/Contents/plugins/android/lib/r8.jar
    • 最新，相當(dāng)于 ProGuard + d8，支持縮減（shrinking）、編譯dex（dexing）與脫糖（desugaring）
    • sdk未提供r8.jar，網(wǎng)上也沒(méi)有下載，需自行下載源碼編譯jar包，但有點(diǎn)麻煩，可在Android Studio/plugin/目錄中找到

注：關(guān)于dex生成的發(fā)展史，可以參考我的另一篇文章：[通過(guò)命令行進(jìn)行R8混淆]

dx用法
dx --dex --output=D:\ProjectDemo\bin\classes.dex D:\ProjectDemo\bin

--output=<要生成的classes.dex路徑> <要處理的class文件的路徑>
d8用法

見(jiàn)[ 官方指導(dǎo)：命令行工具-d8 ]

# debug mode
$ java -jar build/libs/d8.jar --output out input.jar
# release mode
$ java -jar build/libs/d8.jar --release --output out input.jar
# example: java -jar build/libs/d8.jar --release --output . --pg-conf ./proguard-project.txt ./input.jar
r8用法
$ java -jar build/libs/r8.jar --release --output out --pg-conf proguard.cfg input.jar

ANDROID_SDK中提供的有些jar包由于沒(méi)有指定入口類(lèi)main方法，不能直接通過(guò) -jar 執(zhí)行，可通過(guò) -cp 顯式的指定入口，舉例：

java -cp r8.jar com.android.tools.r8.R8 --help

5. 打包（未簽名）apk apkbuilder

  • apkbuilder：
    • 較老SDK：ANDROID_SDK/tools/
    • 較新SDK：ANDROID_SDK/tools/lib/sdklib.jar

apkbuilder只是一個(gè)腳本，實(shí)際上調(diào)用的是 ANDROID_SDK/tools/ 下的jar包中的 com.android.build.ApkBuilderMain 類(lèi)。
這個(gè)jar包在低版本SDK中是哪個(gè)我沒(méi)注意看過(guò)。而高版本SDK中已經(jīng)不提供 apkbuilder 了，但 ANDROID_SDK/tools/lib/sdklib.jar 中有ApkBuilderMain類(lèi)，可以使用（未指定Main方法入口，調(diào)用時(shí)需顯式的指定：java -cp sdklib.jar com.android.build.ApkBuilderMain --help）。

apkbuilder D:\ProjectDemo\bin\projectdemo.apk -v -u -z D:\ProjectDemo\bin\resources.ap_ -f D:\ProjectDemo\bin\classes.dex -rf D:\ProjectDemo\src 

-v Verbose 顯示過(guò)程信息
-u 創(chuàng)建一個(gè)無(wú)簽名的包
-z 指定apk資源路徑
-f 指定dex文件路徑
-rf 指定源碼路徑

6. 簽名apk jarsigner/apksigner

jarsigner用法
jarsigner -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -keystore mykeystore.key -storepass STORE_PASS MY_APP.apk KEY_ALIAS

-verbose    簽名/驗(yàn)證時(shí)輸出詳細(xì)信息
-keystore   密鑰庫(kù)位置
-storepass  用于密鑰庫(kù)完整性的口令
-keypass    專(zhuān)用密鑰的口令（如果不同）
-signedjar  已簽名的 JAR 文件的名稱(chēng) （第一個(gè)apk是簽名之后的文件， 第二個(gè)apk是需要簽名的文件）
apksigner用法

見(jiàn)[ 官方指導(dǎo)：命令行工具-apksigner ]

  • apksigner：ANDROID_SDK/build-tools/
apksigner sign --ks **.keystore --ks-key-alias [別名] --ks-pass pass:[別名密碼] --key-pass pass:[證書(shū)密碼] --out [簽名后文件存放路徑] [未簽名的文件路徑]

// 私鑰和證書(shū)必須提供，有兩種方式：
--ks：指定密鑰庫(kù)文件（即.keystore/.jks，私鑰和證書(shū)被存放其中）
--key 和 --cert：分別指定私鑰和證書(shū)，私鑰必須使用 PKCS #8 格式(.pk8)，證書(shū)必須使用 X.509 格式(x509.pem)。

7. 對(duì)齊apk zipalign

見(jiàn)[ 官方指導(dǎo)：命令行工具-zipalign ]

  • zipalign：ANDROID_SDK/build-tools/
  • 若使用v1簽名，zipalign 必須在簽名后進(jìn)行
  • 若使用v2簽名，zipalign 必須在簽名前進(jìn)行
// 對(duì)齊
zipalign -p -f -v 4 infile.apk outfile.apk
// 確認(rèn)existing.apk的對(duì)齊方式
zipalign -c -v 4 existing.apk

-c  僅檢查對(duì)齊情況（不會(huì)修改文件）。
-f  覆蓋現(xiàn)有輸出文件。
-h  顯示工具幫助。
-p  使未壓縮的 .so 文件對(duì)齊頁(yè)面。
-v  詳細(xì)輸出。
-z  使用 Zopfli 重新壓縮。

zipalign是一個(gè)zip歸檔文件對(duì)齊工具，它將zip（apk也是zip文件）中的所有未壓縮文件相對(duì)于文件開(kāi)頭對(duì)齊（偏移為4字節(jié)的整數(shù)倍），這樣就可以通過(guò)內(nèi)存映射（mmap）訪問(wèn)這些文件，而無(wú)需在 RAM 中復(fù)制這些數(shù)據(jù)，既高效又減少了應(yīng)用的內(nèi)存使用。

CPU在處理內(nèi)存數(shù)據(jù)時(shí)，并非一次提取一個(gè)memory cell，通常是提取一組相鄰內(nèi)存單元。在32-bit machine，CPU一次從內(nèi)存中讀取4個(gè)連續(xù)的memory cell(4-byte) 。4 byte chunk(4字節(jié)流) 為一個(gè)讀取周期。比如，讀取一個(gè)int型 數(shù)據(jù)時(shí)，需要一個(gè)讀取周期(int 占4 byte)，讀取Double型，則需要2個(gè)讀取周期。

zipalign對(duì)齊圖解.png

注：上圖是以c代碼為例，c語(yǔ)言中 1char = 1byte，而在java中 1char=2byte。

附加：smali工具

baksmali：將dex編譯為smali
java -jar baksmali-1.3.2.jar -o classout/ classes.dex
smali：將smali反編譯成dex
java -jar smali-1.3.2.jar classout/ -o classes.dex
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