手动命令行编译APK

摘要: 本文详细讲解APK是如何编译的,通过例子一步一步透析整个代码打包的过程。通过这篇文章,读者能够掌握打包过程和原理。

平时开发为了提高效率,我们都喜欢使用集成开发工具,如Android Studios、Eclipse 等等。效率是提高了,但往往会忽略一些基本原理。现在我们抛开这些工具,自己通过打包命令,手动编译APK。

APK解压

不知道大家有没有了解,APK其实是一个zip格式文件。我们将一个app.apk 后缀名改成app.zip,然后用unzip 解压它。
如图所示:

app.zip.jpg

解压后的得到了以下几个重要的文件。

  • resources.arsc :通过AAPT编译后的资源索引表文件。
  • AndroidMainfest.xml:编译后的压缩文件,包括了一些应用的信息如包名、版本号、权限、组件注册等等。
  • res目录: 存放APP的资源,包括图片,字符串、布局等等文件。
  • classes.dex:java 源码编译后生成的java 字节码文件。
  • META-INF目录:存放的是签名信息,用来保证apk包的完整性和系统的安全。
unzip.jpg

通过以上简单的解压,简单了了解最终得到的文件,大家可以带着疑惑往下看,这些文件是怎么来的。

编译流程

我们都知道,一个基本的Android工程是由 Mainifest、Resources、Assets、Sourcescode、Libraries、等组成。那么他们是怎么构建起来的呢?看以下这张来自google官方经典的流程图。

build.png
  1. 打包资源文件,生成R.java。 Application Resources 通过aapt工具生成 Compiled Resources 和R.java。
  2. 编译aidl,转成java Interfaces文件。如果项目中没有aidl文件,这一步忽略。
  3. 编译所有的.java 源码文件,生成.class 字节码文件。java编译器将应用源码文件 、aapt 生成的R.java、aidl编译后的 java
    编译成.class Files.
  4. 转换所有class 文件,生成 .dex 文件。将工程中的编译好的.class 文件 和 第三方 类库 通过 dex 工具生成 .dex 文件。
  5. 生成无签名的.apk文件。将 编译好的资源文件 、.dex 文件、通过 apkbuider 生成 .apk
  6. 生成签名的.apk文件。将 无签名的apk 通过jarsigner 命令生成有签名的apk
  7. 优化签名apk文件。通过zipalign 工具 将所有资源文件距离调整为4字节的整数倍,这样访问文件会更快。

手动打包

了解打包流程后,我们通过例子手动验证一下。手动建立以下几个文件。结构如下:

android-project/
├── AndroidManifest.xml
├── gen/
├── lib/
│   └── android-support-v4.jar
├── out/
├── res/
│   ├── drawable-xhdpi/
│   │   └── icon.png
│   ├── drawable-xxhdpi/
│   │   └── icon.png
│   ├── drawable-xxxhdpi/
│   │   └── icon.png
│   └── layout/
│   └── activity_main.xml
└── src/
      └── cn/
           └── androidblog/
                └── testbuild/
                     └── MainActivity.java
第一步:资源编译

使用aapt工具。aapt命令网上很多,我就不说了。

jomeslu@jomeslu:~$ aapt package -f 
-M AndroidManifest.xml 
-I "$ANDROID_HOME/platforms/android-N/android.jar" 
-S res/ 
-J gen/ 
-m 

然后生成的R.java 在gen/cn/androidblog/testbuild/R.java文件

/* AUTO-GENERATED FILE.  DO NOT MODIFY.
 *
 * This class was automatically generated by the
 * aapt tool from the resource data it found.  It
 * should not be modified by hand.
 */
package com.androidblog.testbuild;

public final class R {
    public static final class attr {
    }
    public static final class drawable {
        public static final int ic_launcher=0x7f020000;
    }
    public static final class layout {
        public static final int activity_main=0x7f030000;
    }
}

aapt 参数的
-f 如果编译出来的文件已经存在,强制覆盖。
-m 使生成的包的目录放在-J参数指定的目录。
-J 指定生成的R.java的输出目录
-S res文件夹路径
-A assert文件夹的路径
-M AndroidManifest.xml的路径
-I 某个版本平台的android.jar的路径
-F 具体指定apk文件的输出

关于资源编译这块涉及很多很有趣的地方。比如打包的时候,资源冲突的解决,动态修改资源的ID等等。插件化需要用到这个技术,所以我会单独写一篇文章详细介绍,本文先不讲。

第二步:代码编译

通过javac 将java文件编译成.class 文件 命令如下:

jomeslu@jomeslu:~$ javac
-encoding  GBK 
-bootclasspath /home/jomeslu/Android/Sdk/platforms/android-22/android.jar  
-d  ./testBuild/out/ 
./testBuild/src/com/androidblog/testbuild/*.java 
./testBuild/gen/com/androidblog/testbuild/*.java 
-classpath ./testBuild/libs/android-support-v4.jar 

在.class 在out/cn/androidblog/testbuild/目录下

class.png

备注:javac 的参数

  -g                         生成所有调试信息
  -g:none                    不生成任何调试信息
  -g:{lines,vars,source}     只生成某些调试信息
  -nowarn                    不生成任何警告
  -verbose                   输出有关编译器正在执行的操作的消息
  -deprecation               输出使用已过时的 API 的源位置
  -classpath <路径>            指定查找用户类文件和注释处理程序的位置
  -cp <路径>                   指定查找用户类文件和注释处理程序的位置
  -sourcepath <路径>           指定查找输入源文件的位置
  -bootclasspath <路径>        覆盖引导类文件的位置
  -extdirs <目录>              覆盖所安装扩展的位置
  -endorseddirs <目录>         覆盖签名的标准路径的位置
  -proc:{none,only}          控制是否执行注释处理和/或编译。
  -processor <class1>[,<class2>,...] 绕过默认的搜索进程
  -processorpath <路径>        指定查找注释处理程序的位置
  -parameters                生成元数据以用于方法参数的反射
  -d <目录>                    指定放置生成的类文件的位置
  -s <目录>                    指定放置生成的源文件的位置
  -h <目录>                    指定放置生成的本机标头文件的位置
  -implicit:{none,class}     指定是否为隐式引用文件生成类文件
  -encoding <编码>             指定源文件使用的字符编码
  -source <发行版>              提供与指定发行版的源兼容性
  -target <发行版>              生成特定 VM 版本的类文件
  -profile <配置文件>            请确保使用的 API 在指定的配置文件中可用
  -version                   版本信息
  -help                      输出标准选项的提要
  -A关键字[=值]                  传递给注释处理程序的选项
  -X                         输出非标准选项的提要
  -J<标记>                     直接将 <标记> 传递给运行时系统
  -Werror                    出现警告时终止编译
  @<文件名>                     从文件读取选项和文件名

第三步:生成.dex文件

将工程out目录下的所有文件编译成classes.dex文件。通过dex工具编译,详细的dx命令去网上查查。

jomeslu@jomeslu:~$ ./dx 
--dex --output=./testBuild/out/classes.dex
./testBuild/out/cn/androidblog/testbuild/
第四步:生成APK文件

这个阶段要分两步走 :1.资源文件初始包 2.加入classes.dex

  1. 资源文件初始包
jomeslu@jomeslu:~$ aapt package -f 
 -M AndroidManifest.xml 
 -I /home/jomeslu/Android/Sdk/platforms/android-22/android.jar 
 -S res/ 
 -F out/testbuildresc.apk
  1. 用apkbuilder工具 将testbuildresc.apk加入classes.dex文件
jomeslu@jomeslu:~$ apkbuilder ./testbuild/out/testbuild_unsinger.apk
-v 
-u
-z  ./testbuild/out/testbuildresc.apk
-f  ./testbuild/out/classes.dex
-rf ./testbuild/src
-nf ./testbuild/libs
-rj ./testbuild/libs
第五步:加入签名

大家都知道apk都是必须加入签名的,不管是debug的签名还是公开版的签名,都需要安装,否者是不能安装使用的。SDK 提供了一个的debug key,路径在~/.android/debug.keystore.
默认的签名信息如下

Key password:  android
Keystore password:  android
Key alias: androiddebugkey

所以用JDK提供的工具jarsigner 进行签名

jomeslu@jomeslu:~$ jarsigner -verbose 
 -keystore ~/.android/debug.keystore 
 -storepass android 
 -keypass android 
 ./testbuild/out/testbuild.apk 
 androiddebugkey

这样,APK就已经完成了签名。

第六步:对签名的APK优化

这是最后一步了,APK签名完成后,需要对未压缩的数据进行4个字节的边界对齐。这样提高了APK的性能,主要体现在文件的操作、资源的读取等等。使用Zipalign工具帮我们处理这样的事情。

jomeslu@jomeslu:~$ zipalign 
-f 4 ./testbuild/out/testbuild.apk ./testbuild/out/testbuild-optimizated.apk

总结

打包过程是很好理解的。总结以下的3个部分

  1. 资源的编译
  2. 编译java源码,生成.class
  3. 打包和优化APK

好了,打包就先介绍道这里,希望对大家有帮助

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