前言

閱讀本文的時候，配合demo進(jìn)行演示，效果更佳哦~
項目地址：apk-build

現(xiàn)在絕大部分人應(yīng)該是使用Android Studio進(jìn)行app的開發(fā)，通常我們運行一個app，直接點擊 run 按鈕或者使用gradle 命令 ./gradlew assembleDebug 等就可以構(gòu)建出一個apk文件，那么這個apk文件到底是怎么生成的呢？

本文通過命令行工具構(gòu)建一個完整的app，來演示app的打包過程，借此來了解一下app的構(gòu)建流程。由于網(wǎng)上已經(jīng)有很多相關(guān)的文章，本文不會對基本的打包流程做過多詳細(xì)的分析，有興趣的讀者可以查看文末的相關(guān)文章。

基本的打包流程

首先來一張Android官網(wǎng)比較經(jīng)典的打包流程圖，這張圖比較早了，但是依然具有指導(dǎo)意義。

apk打包流程.png

從這張圖上看，構(gòu)建一個基本的app，主要需要經(jīng)歷7個過程

java文件生成過程，

通過aapt工具生成R.java文件，輸入文件是res目錄下的文件和AndroidManifest.xml文件
通過aidl工具把.aidl文件生成java文件
其實還有apt的方式生成java文件
使用android gradle plugin 打包，在build/generated目錄下存放的就是這些生成的java文件。

java generated.png

aapt工具存放在/android-sdk/build-tools/$version/ 目錄下。

aapt存放目錄

通過aapt工具來生成生成資源索引文件，一般來說生成的文件名是resources.ap_，使用android gradle plugin 打包，這個文件命名一般是 resources_${buildVariant}.ap_，例如

資源索引文件.png
使用javac命令編譯java文件
就是使用jdk中的javac工具，做java開發(fā)的應(yīng)該都知道怎么使用。
通過dx工具生成dex文件，dx工具與aapt存放目錄一致。
通過apkbuilder打包apk，可以在/android-sdk/tools/lib目錄下找到sdklib.jar，執(zhí)行其 com.android.sdklib.build.ApkBuilderMain的main方法

sdklib.jar.png
簽名，可以使用jarsigner工具簽名和apksigner工具簽名。jarsigner是Java本生自帶的一個工具，他可以對jar進(jìn)行簽名的。而apksigner是后面專門為了Android應(yīng)用程序apk進(jìn)行簽名的工具，他們兩的簽名算法沒什么區(qū)別，主要是簽名時使用的文件不一樣。jarsigner工具簽名時使用的是keystore文件，apksigner工具簽名時使用的是pk8,x509.pem文件。
想要了解更多內(nèi)容可以查看一位大神的文章Android簽名機制之---簽名過程詳解
zipaligin，它位于/android-sdk/build-tools/$build-tools-version 目錄，是一個zip文件整理工具用來優(yōu)化apk文件。它的主要工作是將apk包進(jìn)行對齊處理，使apk包中的所有資源文件距離文件起始偏移為4字節(jié)整數(shù)倍，這樣通過內(nèi)存映射訪問apk文件時速度會更快。

注意：關(guān)于apk簽名和zipaligin這塊，如果使用不同的工具簽名，zipaligin和簽名的順序是不一致的。例如，如果使用apksigner，那么zipaligin就必須是在簽名之前進(jìn)行。如果使用jarsigner，zipaligin就必須是在簽名之后進(jìn)行。具體可查看官網(wǎng)介紹：https://developer.android.google.cn/studio/command-line/apksigner

demo演示

在apk-build中，分別通過shell腳本和gradle打包的方式來演示構(gòu)建apk的過程。同時，為了增加一些知識點，demo中演示了通過類加載機制實現(xiàn)代碼熱修復(fù)的一個基本過程。

例如，有如下代碼，被除數(shù)為0，對于一個已經(jīng)安裝的apk，執(zhí)行divide()方法肯定會crash。

//修復(fù)前
public class SimpleMathUtils {
    public static String divide(){
        int a=10/0;
        return "the divide result is  "+a;
    }
}

//修復(fù)后
public class SimpleMathUtils {
    public static String divide(){
        int a=10/1;
        return "the divide result is  "+a;
    }
}

修改代碼后，把被除數(shù)改為1，通過javac命令生成class文件，然后再通過dex命令把class文件生成為dex文件，名稱為fixed.dex。

javac -encoding UTF-8 -g -target 1.7 -source 1.7 -d bin src/main/java/com/sososeen09/multidexbuild/SimpleMathUtils.java
cd bin
dx --dex --output=fixed.dex com/sososeen09/multidexbuild/SimpleMathUtils.class

簡單起見，我把修復(fù)好的dex文件存放在一個目錄中了

需要被打包進(jìn)apk中的文件.png

打包的時候把assets目錄中的內(nèi)容復(fù)制到apk文件中對應(yīng)的assets目錄下。

整個構(gòu)建前后的文件目錄是這樣的，bin目錄下是構(gòu)建過程中的產(chǎn)物，gen目錄下是生成的R.java文件。

構(gòu)建前后的文件目錄.png

把打包后的apk文件拖入到AS中，可以看到assets目錄中的內(nèi)容已經(jīng)復(fù)制到apk中了。

打包后的apk文件.png

運行效果圖，如下：

運行效果圖..png

直接點擊getResult按鈕會crash，因為 10/0，運行期肯定會報錯。點擊fix 按鈕之后通過熱修復(fù)的方式把代碼做了更改，把代碼中的 10/0 改成了 10/1，然后再點擊 getResult 按鈕的時候就沒問題了。

相關(guān)代碼：

public void fix(View view) {
    tvFix.setText("fixing...");
    File originDex = null;
    try {
        originDex = copyFileFromAssets("fixed.dex", getCacheDir().getAbsolutePath());
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
        Toast.makeText(this, e.getMessage(), Toast.LENGTH_SHORT).show();
        return;
    }

    if (originDex != null) {
        File dexOptimizeDir = getDir("dex", Context.MODE_PRIVATE);
        String dexOutputPath = dexOptimizeDir.getAbsolutePath();
        PathClassLoader pathClassLoader = (PathClassLoader) getClassLoader();
        DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader(originDex.getAbsolutePath(), dexOutputPath, null,
                pathClassLoader);

        try {
            // 獲取DexClassLoader對象的pathList對象，DexPathList
            Object dexPathListWithDexClassLoader = ReflectUtils.findField(dexClassLoader, "pathList").get(dexClassLoader);

            // 獲取DexPathList對象Element[]數(shù)組，對應(yīng)的字段名是dexElements
            Field dexElements = ReflectUtils.findField(dexPathListWithDexClassLoader, "dexElements");
            Object[] elements = (Object[]) dexElements.get(dexPathListWithDexClassLoader);

            // 獲取PathClassLoader對象的pathList對象，DexPathList
            Object dexPathListWithPathClassLoader = ReflectUtils.findField(pathClassLoader, "pathList").get(pathClassLoader);

            //把之前獲取的Element[]數(shù)組插入到PathClassLoader對象對應(yīng)的DexPathList的Element數(shù)組中
            ReflectUtils.insertFieldArray(dexPathListWithPathClassLoader, "dexElements", elements);

        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

    }

    tvFix.setText("done!");
}

private File copyFileFromAssets(String assetName, String dexOutputDir) throws IOException {
    File originDex = null;
    AssetManager assets = getAssets();
    InputStream open = assets.open(assetName);
    originDex = new File(dexOutputDir, assetName);
    FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(originDex);
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len = 0;
    while ((len = open.read(bytes)) != -1) {
        fileOutputStream.write(bytes, 0, len);
    }
    fileOutputStream.close();
    open.close();

    return originDex;
}

熱修復(fù)就是基于類加載機制，把修復(fù)好的dex插入到app的PathClassLoader關(guān)聯(lián)的dex數(shù)組的前部，這樣的話根據(jù)類加載機制，就會先找到修復(fù)好的class，進(jìn)而實現(xiàn)了修復(fù)的目的。

關(guān)于類加載機制，可以閱讀相關(guān)文章：

gradle打包處理添加assets過程

如果我們使用android gradle plugin打包，為了要把外部assets目錄下的文件打包到apk的assets目錄中，需要hook gradle的打包流程。給出相關(guān)代碼，也可以親自研究一下項目apk-build。

在build.gradle中創(chuàng)建一個類實現(xiàn)Plugin接口：

class AssetPlugin implements Plugin<Project> {
    @Override
    void apply(Project project) {
        project.afterEvaluate {
            project.android.applicationVariants.each { ApplicationVariant variant ->
                String variantName = variant.name.capitalize()
                def packageTask = project.tasks.getByName("package${variantName}")
                project.logger.quiet("packageTask: " + packageTask.class)
                project.logger.quiet("packageTask assets path: " + packageTask.assets.asPath)
                packageTask.doFirst {
                    project.copy { param ->
                        from "../multidexbuild/assets"
                        //很坑的一點是，2.3.3下是packageTask.assets，到3.0就變成packageTask.assets.asPath
                        into "${packageTask.assets.asPath}"
                    }
                }
            }
        }
    }
}

然后在build.gradle中引入插件：

apply plugin: AssetPlugin

想要了解gradle可以查看我之前寫過的一個gradle系列文章Gradle學(xué)習(xí)。
關(guān)于gradle打包apk的過程，這里就不多做介紹了，感興趣的可以自行了解。如果想要深入研究，推薦研究一下fastdex，是我司的大神寫的，一定會讓你深受啟發(fā)。
也可以閱讀他寫的相關(guān)文章：加快apk的構(gòu)建速度，如何把編譯時間從130秒降到17秒

apk打包shell腳本

為了方便起見，寫了一個構(gòu)建apk文件的腳本 build.sh，
如果要再自己本機上運行一下腳本，需要更改配置的android sdk目錄。

注意:使用命令行打包，注意需要配置好環(huán)境變量，確保adb、dx、aapt等命令都可以正常使用

echo 'init...'
project_dir=$(pwd)

echo "project_dir: ${project_dir}"

# 需要更改為自己的android sdk存放的目錄
sdk_folder=/works/android/android-sdk-macosx
platform_folder=${sdk_folder}/platforms/android-26
android_jar=${platform_folder}/android.jar

# 使用通配符，因為有的命名是sdklib-26.0.0-dev.jar這樣的形式
sdklib_jar=${sdk_folder}/tools/lib/sdklib*.jar

src=${project_dir}/src/main
bin=${project_dir}/bin
libs=${project_dir}/libs

java_source_folder=${src}/java

if [ -d gen ];then
    rm -rf gen
fi
if [ -d bin ];then
    rm -rf bin
fi
mkdir gen
mkdir bin

#1.生成R文件
echo 'generate R.java file'
aapt package -f -m -J ./gen -S ${src}/res -M ${src}/AndroidManifest.xml -I ${android_jar}

#2.生成資源索引文件
echo 'generate resourses index file'
aapt package -f -M ${src}/AndroidManifest.xml -S ${src}/res -I ${android_jar} -F bin/resources.ap_

#3.編譯java文件
echo 'compile java file'
javac -encoding UTF-8 -g -target 1.7 -source 1.7 -cp ${android_jar} -d bin ${java_source_folder}/com/sososeen09/multidexbuild/*.java ${java_source_folder}/com/sososeen09/multidexbuild/utils/*.java gen/com/sososeen09/multidexbuild/*.java
# javac -encoding UTF-8 -g -target 1.7 -source 1.7 -cp $android_jar -d bin src/ gen/

#4.生成dex文件,這里我們把MainActivity打包到主dex中，utils打包到secondaryDex中
# --minimal-main-dex 表示只把maindexlist.txt中指定的類打包到主dex中
#  --set-max-idx-number=2000  表示指定沒個dex的最大方法數(shù)目是2001，最大65535
echo 'generate dex file'
dx --dex --output=bin/ --multi-dex --main-dex-list=maindexlist.txt --minimal-main-dex bin/

#5.打包apk
echo 'generate apk file'
java -cp ${sdklib_jar} com.android.sdklib.build.ApkBuilderMain bin/app-debug-unsigned.apk -v -u -z bin/resources.ap_ -f bin/classes.dex -rf src

#6.通過aapt工具把secondarydex copy到apk中
echo 'aapt add dex into apk'
cd bin
aapt add -f app-debug-unsigned.apk classes2.dex
cd ..

#7.把assets的內(nèi)容加進(jìn)去
echo 'put some file into apk assets'
aapt add -f bin/app-debug-unsigned.apk assets/ic_launcher-web.png assets/fixed.dex

#8 簽名
echo 'sign apk'
java -jar auto-sign/signapk.jar auto-sign/testkey.x509.pem auto-sign/testkey.pk8 ./bin/app-debug-unsigned.apk ./bin/app-debug.apk

#9 打印方法數(shù)
dexdump -f bin/app-debug.apk | grep method_ids_size

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Apk文件構(gòu)建流程

Apk文件構(gòu)建流程

前言

基本的打包流程

demo演示

gradle打包處理添加assets過程

apk打包shell腳本

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