Gradle学习笔记-Android打包过程

概述

APK组成

对Apk文件进行解压处理，本质是Zip，解压后可以看到若干文件。

主要由以下部分组成：

文件/目录 描述
lib/ 存放so文件，一般情况下包含armeabi-v7a、arm64-v8a这两个目录，其他还有x86、armeabi等。
res/ 存放编译后的资源文件，例如drawable、layout等
META_INF/ 一般存在于已经签名的Apk中，记录签名摘要等信息
assets/ 应用程序的资源，可通过AssetManager来检索对应资源
classes(n).dex classes对应Java Class，被编译成Dex后，可以被Dalvik/ART虚拟机所理解
resources.arsc 打包过程中产生的资源索引文件。用于包体积优化，可对重复资源、资源文件名混淆提供分析
AndroidManifest.xml 用于描述App名称、版本、所需权限以及注册的四大组件。

后续打包流程的介绍，也会分析具体部分生成的时机以及内容。

打包流程

Apk构建流程

流程中的椭圆形部分为打包过程中所需要用到的工具，下面简单的介绍下

主要执行文件的位置在${ANDROID_SDK_HOME}/build-tools/XX/

名称 功能介绍
aapt(aapt2) Android资源打包工具
aidl Android接口描述语言 -> Java文件
javac Java编译器
dex(d8) 打包class文件为dex
apkbuilder(apkfinger) 生成apk
zipalign 字节码对齐工具

根据上图可以得出，Android打包流程主要分为两部分：

  • 编译
    • 资源文件编译 - 通过AAPT2编译
    • aidl文件编译 - 编译成Java文件
    • kotlin/java文件编译 - javac编译成class文件
    • jni相关文件编译 - 编译成so文件
  • 打包
    • 打包class为dex文件 - 使用D8 R8编译
    • 打包dex和编译后资源为apk - 使用ApkFlinger打包
    • 给apk签名 - 使用v2/v3/v4方式签名

打包相关Task

通过执行./gradlew assembleRelease 观察执行哪些Task

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=========TaskExecutionGraph:app:buildKotlinToolingMetadata=========
=========TaskExecutionGraph:app:preBuild=========
=========TaskExecutionGraph:app:preReleaseBuild=========
=========TaskExecutionGraph:app:compileReleaseAidl=========
=========TaskExecutionGraph:app:compileReleaseRenderscript=========
=========TaskExecutionGraph:app:generateReleaseBuildConfig=========
=========TaskExecutionGraph:app:checkReleaseAarMetadata=========
=========TaskExecutionGraph:app:generateReleaseResValues=========
=========TaskExecutionGraph:app:generateReleaseResources=========
=========TaskExecutionGraph:app:mergeReleaseResources=========
=========TaskExecutionGraph:app:packageReleaseResources=========
=========TaskExecutionGraph:app:mapReleaseSourceSetPaths=========
=========TaskExecutionGraph:app:parseReleaseLocalResources=========
=========TaskExecutionGraph:app:createReleaseCompatibleScreenManifests=========
=========TaskExecutionGraph:app:extractDeepLinksRelease=========
=========TaskExecutionGraph:app:processReleaseMainManifest=========
=========TaskExecutionGraph:app:processReleaseManifest=========
=========TaskExecutionGraph:app:processReleaseManifestForPackage=========
=========TaskExecutionGraph:app:processReleaseResources=========
=========TaskExecutionGraph:app:compileReleaseKotlin=========
=========TaskExecutionGraph:app:javaPreCompileRelease=========
=========TaskExecutionGraph:app:compileReleaseJavaWithJavac=========
=========TaskExecutionGraph:app:extractProguardFiles=========
=========TaskExecutionGraph:app:lintVitalAnalyzeRelease=========
=========TaskExecutionGraph:app:lintVitalReportRelease=========
=========TaskExecutionGraph:app:lintVitalRelease=========
=========TaskExecutionGraph:app:mergeReleaseJniLibFolders=========
=========TaskExecutionGraph:app:mergeReleaseNativeLibs=========
=========TaskExecutionGraph:app:stripReleaseDebugSymbols=========
=========TaskExecutionGraph:app:extractReleaseNativeSymbolTables=========
=========TaskExecutionGraph:app:mergeReleaseNativeDebugMetadata=========
=========TaskExecutionGraph:app:checkReleaseDuplicateClasses=========
=========TaskExecutionGraph:app:transformReleaseClassesWithAsm=========
=========TaskExecutionGraph:app:dexBuilderRelease=========
=========TaskExecutionGraph:app:desugarReleaseFileDependencies=========
=========TaskExecutionGraph:app:mergeExtDexRelease=========
=========TaskExecutionGraph:app:mergeDexRelease=========
=========TaskExecutionGraph:app:mergeReleaseArtProfile=========
=========TaskExecutionGraph:app:compileReleaseArtProfile=========
=========TaskExecutionGraph:app:mergeReleaseShaders=========
=========TaskExecutionGraph:app:compileReleaseShaders=========
=========TaskExecutionGraph:app:generateReleaseAssets=========
=========TaskExecutionGraph:app:mergeReleaseAssets=========
=========TaskExecutionGraph:app:compressReleaseAssets=========
=========TaskExecutionGraph:app:processReleaseJavaRes=========
=========TaskExecutionGraph:app:mergeReleaseJavaResource=========
=========TaskExecutionGraph:app:optimizeReleaseResources=========
=========TaskExecutionGraph:app:collectReleaseDependencies=========
=========TaskExecutionGraph:app:sdkReleaseDependencyData=========
=========TaskExecutionGraph:app:writeReleaseAppMetadata=========
=========TaskExecutionGraph:app:writeReleaseSigningConfigVersions=========
=========TaskExecutionGraph:app:packageRelease=========
=========TaskExecutionGraph:app:createReleaseApkListingFileRedirect=========
=========TaskExecutionGraph:app:assembleRelease=========

以上是执行assembleRelease相关的Task，与上述打包流程相关的主要是以下Task，重点分析的也是这些关联Task

  • 编译

    • 资源文件编译 - 通过AAPT2编译

      generateBuildConfig - 生成BuildConfig.java

      mergeResources - merge资源文件

      mergeAssets - merge assets/下资源文件

      processManifest - merge AndroidManifest.xml文件

      processResources - 生成R.java文件 处于AAPT2链接阶段

    • aidl文件编译 - 编译成Java文件

      compileAidl - 编译aidl文件

    • kotlin/java文件编译 - javac编译成class文件

      compileKotlin - 编译kotlin文件

      compileJavaWithJavac - 编译java文件为class文件

    • jni相关文件编译 - 编译成so文件

      externalNativeBuild - 编译C/C++等文件为so

      mergeJniLibFolders - 合并依赖的Native库

      stripDebugSymbols - 剔除debug符号

    • class文件处理 - 类似Transform进行字节码操作

      transformClassesWithAsm - 实现AsmClassVisitorFactory

  • 打包

    • 打包class为dex文件 - 使用D8 R8编译

      dexBuilder - 打包class

    • 打包dex和编译后资源为apk - 使用ApkFlinger打包

      package - 打包Apk

    • 给apk签名 - 使用v2/v3/v4方式签名

主流程分析

资源与代码编译

资源文件编译

Apk资源主要包含以下几种：

  • res目录下所有文件，例如drawable、layout等文件目录下
  • assets目录下文件
  • 各Module下的AndroidManifest.xml
mergeAssets&packageAssets-合并assets文件
  • mergeAssets：合并所有的assets文件
  • packageAssets：合并子module中的assets文件

上述Task对应的源码实现类位于com.android.build.gradle.tasks.MergeSourceSetFolders中

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class MergeAppAssetCreationAction(creationConfig: ComponentCreationConfig) :
    MergeAssetBaseCreationAction(
        creationConfig,
        true
    ) {

    override val name: String
        get() = computeTaskName("merge", "Assets")

    override fun handleProvider(
        taskProvider: TaskProvider<MergeSourceSetFolders>
    ) {
        super.handleProvider(taskProvider)

        creationConfig.artifacts.use(taskProvider)
            .wiredWith { it.outputDir }
            .toAppendTo(MultipleArtifact.ASSETS)
    }
}

class LibraryAssetCreationAction(creationConfig: ComponentCreationConfig) :
    MergeAssetBaseCreationAction(
        creationConfig,
        false
    ) {

    override val name: String
        get() = computeTaskName("package", "Assets")

    override fun handleProvider(
        taskProvider: TaskProvider<MergeSourceSetFolders>
    ) {
        super.handleProvider(taskProvider)

        creationConfig.artifacts.setInitialProvider(
            taskProvider,
            MergeSourceSetFolders::outputDir
        ).withName("out").on(InternalArtifactType.LIBRARY_ASSETS)
    }
}

最终合并完成的assets位于build/intermediates/assets下。

以MergeAssetsTask为契机，可以实现类似assets文件压缩或者无用文件删除功能。

//todo 示例

processManifest-合并AndroidManifest.xml文件
  • processManifest - 处理子module的AndroidManifest.xml文件
  • processMainManifest - 处理app module的AndroidManifest.xml文件
  • processManifestForPackage - 处理merged_manifests，位于build/intermediates/merged_manifests。最后合并得到打到Apk里的AndroidManifest.xml，位于build/intermediates/packaged_manifest

上述Task对应源码分别如下：

processManifest - ProcessLibraryManifest

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processMainManifest - `ProcessApplicationManifest`

```kotlin

processManifestForPackage - ProcessPackagedManifestTask

以processManifestForPackage为契机，可以实现类似隐私权限检测、新增页面检查等功能

//todo 示例

*mergeResources&processResources-处理res下资源文件

AIDL文件编译

compileAidl-编译aidl为java

Kotlin/Java文件编译

compileKotlin
compileJavaWithJavac

jni相关文件编译

externalNativeBuild
mergeNativeLibs

打包流程

打包成Dex

dexBuilder

打包成Apk

package

相关链接

Apk构建流程

Android签名相关

Gradle

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