前言

阅读本文的时候，配合demo进行演示，效果更佳哦~
项目地址：apk-build

现在绝大部分人应该是使用Android Studio进行app的开发，通常我们运行一个app，直接点击 run 按钮或者使用gradle 命令 ./gradlew assembleDebug 等就可以构建出一个apk文件，那么这个apk文件到底是怎么生成的呢？

本文通过命令行工具构建一个完整的app，来演示app的打包过程，借此来了解一下app的构建流程。由于网上已经有很多相关的文章，本文不会对基本的打包流程做过多详细的分析，有兴趣的读者可以查看文末的相关文章。

基本的打包流程

首先来一张Android官网比较经典的打包流程图，这张图比较早了，但是依然具有指导意义。

apk打包流程.png

从这张图上看，构建一个基本的app，主要需要经历7个过程

1. java文件生成过程，

• 通过aapt工具生成R.java文件，输入文件是res目录下的文件和AndroidManifest.xml文件
• 通过aidl工具把.aidl文件生成java文件
• 其实还有apt的方式生成java文件
  使用android gradle plugin 打包，在build/generated目录下存放的就是这些生成的java文件。
  
  java generated.png

aapt工具存放在/android-sdk/build-tools/$version/ 目录下。

aapt存放目录

2. 通过aapt工具来生成生成资源索引文件，一般来说生成的文件名是resources.ap_，使用android gradle plugin 打包，这个文件命名一般是 resources_${buildVariant}.ap_，例如
   

   资源索引文件.png

3. 使用javac命令编译java文件
   就是使用jdk中的javac工具，做java开发的应该都知道怎么使用。

4. 通过dx工具生成dex文件，dx工具与aapt存放目录一致。

5. 通过apkbuilder打包apk，可以在/android-sdk/tools/lib目录下找到sdklib.jar，执行其 com.android.sdklib.build.ApkBuilderMain的main方法

   
   
   sdklib.jar.png

6. 签名，可以使用jarsigner工具签名和apksigner工具签名。jarsigner是Java本生自带的一个工具，他可以对jar进行签名的。而apksigner是后面专门为了Android应用程序apk进行签名的工具，他们两的签名算法没什么区别，主要是签名时使用的文件不一样。jarsigner工具签名时使用的是keystore文件，apksigner工具签名时使用的是pk8,x509.pem文件。
   想要了解更多内容可以查看一位大神的文章Android签名机制之---签名过程详解

7. zipaligin，它位于/android-sdk/build-tools/$build-tools-version 目录，是一个zip文件整理工具用来优化apk文件。它的主要工作是将apk包进行对齐处理，使apk包中的所有资源文件距离文件起始偏移为4字节整数倍，这样通过内存映射访问apk文件时速度会更快。

注意：关于apk签名和zipaligin这块，如果使用不同的工具签名，zipaligin和签名的顺序是不一致的。例如，如果使用apksigner，那么zipaligin就必须是在签名之前进行。如果使用jarsigner，zipaligin就必须是在签名之后进行。具体可查看官网介绍：https://developer.android.google.cn/studio/command-line/apksigner

demo演示

在apk-build中，分别通过shell脚本和gradle打包的方式来演示构建apk的过程。同时，为了增加一些知识点，demo中演示了通过类加载机制实现代码热修复的一个基本过程。

例如，有如下代码，被除数为0，对于一个已经安装的apk，执行divide()方法肯定会crash。

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

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

修改代码后，把被除数改为1，通过javac命令生成class文件，然后再通过dex命令把class文件生成为dex文件，名称为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

简单起见，我把修复好的dex文件存放在一个目录中了

需要被打包进apk中的文件.png

打包的时候把assets目录中的内容复制到apk文件中对应的assets目录下。

整个构建前后的文件目录是这样的，bin目录下是构建过程中的产物，gen目录下是生成的R.java文件。

构建前后的文件目录.png

把打包后的apk文件拖入到AS中，可以看到assets目录中的内容已经复制到apk中了。

打包后的apk文件.png

运行效果图，如下：

运行效果图..png

直接点击getResult按钮会crash，因为 10/0，运行期肯定会报错。点击fix 按钮之后通过热修复的方式把代码做了更改，把代码中的 10/0 改成了 10/1，然后再点击 getResult 按钮的时候就没问题了。

相关代码：

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 {
            // 获取DexClassLoader对象的pathList对象，DexPathList
            Object dexPathListWithDexClassLoader = ReflectUtils.findField(dexClassLoader, "pathList").get(dexClassLoader);

            // 获取DexPathList对象Element[]数组，对应的字段名是dexElements
            Field dexElements = ReflectUtils.findField(dexPathListWithDexClassLoader, "dexElements");
            Object[] elements = (Object[]) dexElements.get(dexPathListWithDexClassLoader);

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

            //把之前获取的Element[]数组插入到PathClassLoader对象对应的DexPathList的Element数组中
            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;
}

热修复就是基于类加载机制，把修复好的dex插入到app的PathClassLoader关联的dex数组的前部，这样的话根据类加载机制，就会先找到修复好的class，进而实现了修复的目的。

关于类加载机制，可以阅读相关文章：

• 类加载机制系列1——深入理解Java中的类加载器
• 类加载机制系列2——深入理解Android中的类加载器
• 类加载机制系列3——MultiDex原理解析

gradle打包处理添加assets过程

如果我们使用android gradle plugin打包，为了要把外部assets目录下的文件打包到apk的assets目录中，需要hook gradle的打包流程。给出相关代码，也可以亲自研究一下项目apk-build。

在build.gradle中创建一个类实现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${variantName}")
                project.logger.quiet("packageTask: " + packageTask.class)
                project.logger.quiet("packageTask assets path: " + packageTask.assets.asPath)
                packageTask.doFirst {
                    project.copy { param ->
                        from "../multidexbuild/assets"
                        //很坑的一点是，2.3.3下是packageTask.assets，到3.0就变成packageTask.assets.asPath
                        into "${packageTask.assets.asPath}"
                    }
                }
            }
        }
    }
}

然后在build.gradle中引入插件：

apply plugin: AssetPlugin

想要了解gradle可以查看我之前写过的一个gradle系列文章Gradle学习。
关于gradle打包apk的过程，这里就不多做介绍了，感兴趣的可以自行了解。如果想要深入研究，推荐研究一下fastdex，是我司的大神写的，一定会让你深受启发。
也可以阅读他写的相关文章：加快apk的构建速度，如何把编译时间从130秒降到17秒

apk打包shell脚本

为了方便起见，写了一个构建apk文件的脚本 build.sh，
如果要再自己本机上运行一下脚本，需要更改配置的android sdk目录。

注意:使用命令行打包，注意需要配置好环境变量，确保adb、dx、aapt等命令都可以正常使用

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

echo "project_dir: ${project_dir}"

# 需要更改为自己的android sdk存放的目录
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，因为有的命名是sdklib-26.0.0-dev.jar这样的形式
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.生成资源索引文件
echo 'generate resourses index file'
aapt package -f -M ${src}/AndroidManifest.xml -S ${src}/res -I ${android_jar} -F bin/resources.ap_

#3.编译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,这里我们把MainActivity打包到主dex中，utils打包到secondaryDex中
# --minimal-main-dex 表示只把maindexlist.txt中指定的类打包到主dex中
#  --set-max-idx-number=2000  表示指定没个dex的最大方法数目是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.通过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的内容加进去
echo 'put some file into apk assets'
aapt add -f bin/app-debug-unsigned.apk assets/ic_launcher-web.png assets/fixed.dex

#8 签名
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 打印方法数
dexdump -f bin/app-debug.apk | grep method_ids_size

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