Android源码阅读与理解（二）：Android系统Build流程详解

个人认为，成为一个靠谱的Android系统工程师，必须具备以下技能：

翻墙
会使用Linux系统
阅读英文资料

翻墙技能就不用说了，因为不翻墙，Android源码难以获取，更不用谈体验墙外精彩的世界了。关于第二点，最好的Android系统开发环境就是Linux（推荐ubuntu），如果能够熟练使用Linux系统可以节省不少折腾环境的时间。最后英文阅读能力也很关键，因为碰到问题Google, StackOverflow非常有用，上面的回答有不少是用英文写的。

在这里略过下载Android源码，最好的方法是参考官方文档。简单说一下我的环境：

Ubuntu 14.04 LTS 64位
Android 5.1.1源码
Sublime Text 2
Intel® Core™ i7-2630QM CPU @ 2.00GHz, 8G RAM, 1TB hd

配备一台Nexus 4/5也是极好的，这个上淘宝，几百元就能搞定，可以省下不少时间（用模拟器也可以，但是比较慢，对主机要求也比较高）。Nexus系列作为google的亲儿子，通常都会得到最新的更新，最适合折腾系统了。

源码下载后，执行如下命令即可编译Android系统(后面的文章将使用$ANDROID_SRC指代Android源码所在目录，如非特别指明，假设命令行在Android源码目录下执行):

source build/envsetup.sh
lunch
make -j4

下面就解析以上三个步骤分别做了什么事情。

设置环境变量

打开$ANDROID_SRC/build/envsetup.sh文件，我们可以看到文件中定义了一些shell函数，其作用是初始化编译环境，并引入一些辅助的Shell函数，这其中就包括第二步使用lunch函数。这些shell函数可以看做shell命令，方便我们进行一些build任务，比如常用的mm。下面就列出一些常用的函数：

表 1. build/envsetup.sh 中定义的常用函数

名称	说明
lunch	选择产品，格式为lunch BUILDID-BUILDTYPE，如果不指定，会弹出一个列表选择
tapas	build未打包到image的app，命令行后可以跟一个或者多个app的名称。用法为: tapas [ …] [arm\|x86\|mips\|armv5\|arm64\|x86_64\|mips64] [eng\|userdebug\|user]
croot	切换到源码树的根目录
m	在源码树的根目录执行 make
mm	Build 当前目录下的模块
mmm	Build 指定目录下的模块
mma	Build 当前目录下的模块及所有依赖的模块
mmma	Build 指定目录下的模块及所有依赖的模块
cgrep	在所有 C/C++ 文件上执行 grep
ggrep	在所有 Gradle 文件上执行 grep
jgrep	在所有 Java 文件上执行 grep
resgrep	在所有 res/*.xml 文件上执行 grep
sgrep	在所有源码上执行grep
godir	转到包含某个文件的目录路径
printconfig	显示当前 Build 的配置信息
add_lunch_combo	在 lunch 函数的菜单中添加一个条目

除了定义辅助Shell函数，在脚本的结尾处，还会遍历device和vendor目录下的vendorsetup.sh文件，vendorsetup.sh文件定义与设备相关的环境变量，比如/device/lge/hammerhead/vendorsetup.sh就定义了如下：

add_lunch_combo aosp_hammerhead-userdebug

这会在lunch菜单中增加一个选项：aosp_hammerhead-userdebug

lunch函数详解

Android支持不同的硬件，比如不同的CPU架构（ARM、MIPS，X86），不同厂商的外设（如蓝牙、wifi、基带等），另外可能还需要分Debug版本和Release版本，这都是在lunch中进行选择的。lunch命令的格式为lunch BUILDID-BUILDTYPE，其中BUILDTYPE取值如下：

表 2. BUILDTYPE说明

BUILDTYPE	说明
user	相当于Release版本，无root权限，不打包调试工具，适合最后的产品发布
userdebug	和user类似，但多了root权限，可以调试，适合于产品调试
eng	开发阶段的配置，另外还打包了许多调试工具，适合于产品初期阶段

BUILDID则是一组特性集合的代码，这个通常与具体的平台相关。除了Android源码预置的选项外，还可以通过add_lunch_combo命令添加自定义的组合。当我们要开发一款新的Android产品时，首先就需要在Build系统中添加对于该产品的定义。

产品定义文件通常位于device目录下，vendor目录已经不建议使用（nexus系列的产品定义就是放在vendor目录）。device目录下通常根据公司名及产品名分为二级目录，比如lge的目录结构如下：

 device
   |-- lge
         |-- hammerhead
         |-- hammerhead-kernel
         |-- mako
         |-- mako-kernel

其中mako和hammerhead分别为nexus4和nexus5的产品代号。通常一个产品定义至少包含4个文件：AndroidProducts.mk, BoardConfig.mk, vendorsetup.sh及版本定义文件（文件名不固定）。关于如何添加产品定义，请参考<<理解 Android Build 系统>>一文的添加新的产品一节。

build Android系统

最后一步执行make -j4才开始真正的进行编译操作，j后面的数字代表同时编译的job数，这个数字可根据CPU核心线程数而定，通常可指定为CPU核心线程的1~2倍，数字越大，代表同时进行编译的任务越多，整个编译过程也会越快，但需要注意过犹不及。如果不指定目标，默认就会使用“droid”目标，build出完整的Android系统镜像。

Android build系统使用了GNU make，这点很让人意外，因为GNU Makefile实在太难编写了，也不易阅读。不过Google的天才工程师进行了模块化、写了很多实用函数，修改/添加起来还算容易。

Build输出目录结构

所有的编译产物都将位于 out 目录下，该目录下主要有以下几个子目录：

out/host/：该目录下包含了host端的工具和库，例如：emulator，adb，aapt等。
out/target/common/：该目录下包含了针对设备的共用的编译产物，主要是 Java 应用代码和 Java 库。
out/target/product/product_name/：包含了针对特定设备的编译结果以及平台相关的 C/C++ 库和二进制文件。其中，product_name是具体目标设备的名称。

Build生成的镜像文件

Build 的产物中最重要的是三个镜像文件，它们都位于 out/target/product/product_name/ 目录下。这三个文件是：

system.img：包含了 Android OS 的系统文件，库，可执行文件以及预置的应用程序，将被挂载为根分区。
ramdisk.img：在启动时将被 Linux 内核挂载为只读分区，它包含了 /init 文件和一些配置文件。它用来挂载其他系统镜像并启动 init 进程。
userdata.img：将被挂载为 /data，包含了应用程序相关的数据以及和用户相关的数据。

另外还有cache.img,启动模拟器时可使用-cache参数来挂载该文件，指定/cache内容。一般来说我们不直接使用userdata.img，而是使用userdata_qemu.data，用来存放用户数据，可读写，android启动后mount到 /data。只有使用-wipe-data参数启动模拟器是时候才会用到userdata.img，它会使用userdata.img的内容覆盖userdata-qemu.img。

放飞梦想