第四章、Android编译系统与定制Android平台系统

4.1Android编译系统

Android的源码由几十万个文件构成，这些文件之间有的相互依赖，有的又相互独立，它们按功能或类型又被放到不同目录下，对于这个大的一个工程，Android通过自己的编译系统完成编译过程。

4.1.1 Android编译系统介绍

Android和Linux一样，他们的编译系统都是通过Makefile工具来组织编译源码的。Makefile工具用来解释和执行Makefile文件，在Makefile文件里定义好工程源码的编译规则，通过make命令即可以完成对整个工程的自动编译。因此分析makefile文件是理解编译系统的关键。

在Android中，下面几个主要的makefile文件构成了Android编译系统。

图x-x Android编译系统组成

①   Makefile：编译系统的入口Makefile文件，它只有一行代码，包含build/core/main.mk

②   build/core/main.mk：主要Makefile，定义了Android编译系统的主线

③   build/core/config.mk：根据用户输入的编译选项导出配置变量，影响编译目标

④   build/core/envsetup.mk：定义大量全局变量，用户编译配置

⑤   build/core/product_config.mk：根据用户选择的目标产品，定义编译结果输出目录

⑥   device/*/$(TARGET_DEVICE)/BoardConfig.mk：根据用户选择的目标产品找到对应的设备TARGET_DEVICE，加载设备的板级配置

⑦   build/core/definitions.mk：定义编译过程中用到的大量变量和宏，是编译系统的函数库

⑧   MODULES_DIR/Android.mk ：每个模块的规则定义文件，它出现在每个要编译的目录下，如图x-x所示，我们可以自己向Android系统中添加自己的模块，来达到定制系统的目的。

 

图x-x 模块中的Android.mk文件

⑨   build/core/Makefile：Android编译目标规则定义文件，最终编译结果在该文件中定义，如system.img、ramdisk.img、boot.img、userdata.img等

4.1.2 Android.mk文件

在Android源码中，大量的源码按照功能通过目录来分类，同一功能的代码通常被编译成一个目标文件，目标文件不仅仅包含可执行C/C++应用程序，还包含动态库、静态库、Java类库、Android应用程序等，在Android编译系统中，每个被编译的目标文件被称为一个模块（module），在每个模块的源码目录中必须创建一个Android.mk文件作为编译规则，这些Android.mk文件在编译时被编译系统中的findleaves.py脚本包含进去。

@build/core/main.mk

489 subdir_makefiles :=

490    $(shell build/tools/findleaves.py –prune=out –prune=.repo –prune=.git$(subdirs) Android.mk)                              

491

492 include $(subdir_makefiles)

注：findleaves.py由Python语言编译的脚本，Python是一种执行效率比较高的面向对象的脚本，上述脚本意思是返回subdirs目录下的Android.mk文件，但是会跳过out、.reop、.git目录。

通常编译一个模块时编译器需要知道以下内容：

Ø 编译什么文件？（指定源码目录和源码文件）

Ø 编译器需要哪些编译参数？

Ø 编译时需要哪些库或头文件？

Ø 如何编译？（编译成动态库、静态库、二进制程序、Android应用还是Java库？）

Ø 编译目标

Android.mk的语法不同于Makefile，Android.mk语法更简洁，用户只需在Android.mk中定义出一些编译变量，Android的编译系统会根据Android.mk文件中变量的值进行编译。

比如Zygote进程app_process模块中的Android.mk如下面代码所示：

@ frameworks/base/cmds/app_process/Android.mk

  1LOCAL_PATH:= $(call my-dir)              #指定源码目录

  2include $(CLEAR_VARS)                     #包含清除编译变量的mk文件，防止影响本次编译

  3

  4LOCAL_SRC_FILES:=                       #指定被编译源码

  5     app_main.cpp

  6

  7LOCAL_SHARED_LIBRARIES :=                #指定编译Zygote时用到的其它动态库

  8     libcutils

  9     libutils

 10     libbinder

 11     libandroid_runtime

 12

 13LOCAL_MODULE:= app_process                #指定被编译模块的名字

 14

 15include $(BUILD_EXECUTABLE)                  #指定编译方式，编译成可执行程序

再比如Camera应用程序中的Android.mk：

@ packages/apps/Camera/Android.mk

  1LOCAL_PATH:= $(call my-dir)                        #指定源码目录

  2include $(CLEAR_VARS)                              #包含清除编译变量的mk文件，防止影响本次编译

  3

  4LOCAL_MODULE_TAGS := optional                      #指定应用程序标签

  5

  6LOCAL_SRC_FILES := $(call all-java-files-under, src)      #指定被编译源码

  7

  8LOCAL_PACKAGE_NAME := Camera                   #指定Android应用程序名

  9LOCAL_SDK_VERSION := current                        #指定该应用程序依赖的SDK版本

 10

 11LOCAL_PROGUARD_FLAG_FILES := proguard.flags    #指定混淆编译配置文件

 12

 13include $(BUILD_PACKAGE)                        #指定模块编译方式，这儿编译成Android应用程序

 14

 15 # Usethe following include to make our test apk.

 16include $(call all-makefiles-under,$(LOCAL_PATH))        # 包含当前目录下子目录中的Android.mk文件，向下编译

通过上面两个例子可以看出来，Android.mk文件结构很简单，每个模块的Android.mk文件必须完成以下操作：

Ø 指定当前模块的目录

通过调用$(call my-dir)命令包（一些Makefile的集合），来获得当前模块目录。

Ø 清除所有的LOCAL_XX变量

通过include命令包含clear_vars.mk文件来清除所有的LOCAL_XX变量，防止影响本次编译结果，clear_vars.mk文件由变量CLEAR_VARS来定义

Ø 指定源码文件

通过LOCAL_SRC_FILES变量指定源码文件，对于C/C++文件，要将它们全部列出来赋值给LOCAL_SRC_FILES（见上面程序代码），对于Java源码，可以通过调用命令包$(callall-java-files-under, src)来实现，它会在src目录下查找所有的Java文件，将其罗列出来。

Ø 指定编译细节

在编译时可能需要修改编译器参数、需要链接其它的库、需要其它路径下的头文件等编译细节。

Ø 指定目标模块名

如果是C/C++库、可执行程序或Java类库，通过LOCAL_MODULE指定最终编译出来的模块名，如果是Android应用程序，通过LOCAL_PACKAGE_NAME变量来指定。

Ø 指定目标模块类型

模块最终都要进行编译，通过include 命令包含一些预定义好的变量来指定模块最终的类型，这些变量分别对应一个makefile文件，包含了模块类型的编译过程。主要的预定义编译变量如下：

编译变量	功能
BUILD_SHARED_LIBRARY	将模块编译成共享库
BUILD_STATIC_LIBRARY	将模块编译成静态库
BUILD_EXECUTABLE	将模块编译成可执行文件
BUILD_JAVA_LIBRARY	将模块编译成Java类库
BUILD_PACKAGE	将模块编译成Android应用程序包

注：上述编译变量的定义在build/core/definitions.mk中。

在Android.mk中，主要编译变量如下表所示：

编译变量	功能
LOCAL_PATH	指定编译路径
LOCAL_MODULE	指定编译模块名
LOCAL_SRC_FILES	指定编译源码列表
LOCAL_SHARED_LIBRARIES	指定使用的C/C++共享库列表
LOCAL_STATIC_LIBRARIES	指定使用的C/C++静态库列表
LOCAL_STATIC_JAVA_LIBRARIES	指定使用的Java库列表
LOCAL_CFLAGS	指定编译器参数
LOCAL_C_INCLUDES	指定C/C++头文件路径
LOCAL_PACKAGE_NAME	指定Android应用程序名
LOCAL_CERTIFICATE	指定签名认证
LOCAL_JAVA_LIBRARIES	指定使用的Java库列表
LOCAL_SDK_VERSION	指定编译Android应用程序时的SDK版本

注：其它的编译变量见附录。

4.1.3实验：编译HelloWorld应用程序

【实验内容】

在Ubuntu系统中使用eclipse开发环境编写简单的HelloWorld应用程序，然后使用Android编译系统进行编译，最终将HelloWorld应用程序作为系统应用集成到Android系统中。

【实验目的】

通过实验，学员掌握在Android源码的编译系统中编译Android应用程序、库、可执行程序，了解Android系统应用程序的定制过程，最终在Android模拟器中，运行自己通过编译系统编译的Android应用程序。

【实验平台】

拥有Android源码的Ubuntu操作系统（可以在Windows系统中虚拟Ubuntu系统）。

【实验步骤】

1.      打开eclipse开发环境，创建一个Android应用程序：HelloWorld：

$ cd ~/android/eclipse

$./eclipse &

 

 

2.      将新创建的HelloWorld工程拷贝到源码目录中的packages/apps目录下：

$ cp -rf HelloWorld/~/android/android_source/packages/apps

在HelloWorld工程目录下删除由eclipse开发环境自动生成的文件和目录，仅保留如图x-x所示工程目录结构：

 

3.      编译HelloWorld工程的Android.mk文件，我们可以仿照Android里自带的应用程序的Android.mk文件，例如Camera工程中的Android.mk文件：

将Camera工程中的Android.mk文件拷贝到HelloWorld工程中：

$ cp  ../Camera/Android.mk./

修改Android.mk文件，删除没必要的编译变量：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE_TAGS := optional

LOCAL_SRC_FILES := $(call all-java-files-under,src)

LOCAL_PACKAGE_NAME := HelloWorld

LOCAL_SDK_VERSION := current

include $(BUILD_PACKAGE)

4.      编译HelloWorld工程：

Ø 切换到Android源码目录下：

$ cd ~/android/android_source/

Ø 加载编译函数：

$ source build/envsetup.sh

Ø 选择编译目标项：

$ lunch generic-eng

Ø 通过mmm命令编译HelloWorld工程：

$ mmm packages/apps/HelloWorld/

Ø 编译生成模拟器映像system.img：

$ make snod

注：我们也可以直接通过make命令来编译HelloWorld工程并生成system.img映像文件，但是这种方式耗时比较长，所以我们使用上面的编译方式，能节省实验时间，关于Android源码编译的细节，请查看2.3.2编译Android章节。

5.      启动模拟器，查看HelloWorld应用程序运行效果：

$ ./run_emulator.sh

注：run_emulator.sh是快速运行模拟器的脚本，详细说明请查看2.5定制Android模拟器章节。