最近计划着研究下 Android 7.0 的系统源码，之前也没做过什么记录，这次正好将学习的内容记录下来，方便以后复习巩固。

既然要学习我们的系统源码，那我们第一步要做的就是下载源码并进行编译了。

硬件环境要求

1. 编译环境

按照官方的说法，编译 Android 2.3.x 及以上版本的系统源码需要 64 位的系统运行环境来支持，而编译 2.3.x 以下的版本则需要 32 位的系统运行环境。

2. 硬盘空间

官方建议最好预留 100G 的磁盘空间来下载源码，150G 的磁盘空间用来编译源码，如果使用了 ccache（一个高速编译缓存工具，可以大幅加快 gcc 的编译速度），那么则需要更大的空间来支持。

所以尽可能地保证自己的磁盘空间够大吧，之前就因为磁盘空间预留不够导致源码编译过程中空间不足，狠狠地把自己坑了一把。

3. 内存空间

如果你是在虚拟机上跑 linux，官方建议至少需要 16G 的内存空间，我的机器只有 8G 的内存空间跑虚拟机，目前跑起来也没太大问题，就是编译源码的过程非常漫长，不知道是否跟内存大小有关。

软件环境要求

1. 操作系统

Android 系统的源码的编译支持 Linux 跟 Mac OS 两种操作系统，一般情况下，Android 系统源码都是在 Linux Ubuntu 系统上进行开发与测试的，所以如果你准备使用 Linux 系统来进行源码编译，那一般推荐安装 Ubuntu 版本的 Linux。

下面列出了各 Android 版本与编译系统版本的对应关系

Linux:

Mac OS

2.JDK 版本要求

不同的Android版本编译也需要对应的 JDK 环境，这里列出了各版本之间的对应关系

|Android 版本|JDK 版本（Ubuntu）|JDK 版本（Mac OS）|
|---|---|
|Android 目前最新版本| OpenJDK 8| jdk 8u45 or newer|
|Android 5.x (Lollipop) - Android 6.0 (Marshmallow)|OpenJDK 7|jdk-7u71-macosx-x64.dmg|
|Android 2.3.x (Gingerbread) - Android 4.4.x (KitKat)|Java JDK 6|Java JDK 6|
|Android 1.5 (Cupcake) - Android 2.2.x (Froyo)|Java JDK 5| |

搭建编译环境

根据上面列出的软硬件要求，我们可以根据自己要编译的 Android 版本以及自己的设备来选择合适的系统及JDK，接下来我们就来说说如何搭建编译环境。

这里我们主要针对Android 7.0的需要的编译环境分别对 Linux 和 Mac OS 进行配置：

设置 Linux 系统编译环境

1.安装 JDK

Android 7.0目前需要 openJDK 8的 JDK 环境

Ubuntu 15.04+

如果你的系统是 Ubuntu 15.04 及以上版本的话，直接运行如下指令即可直接安装:

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install openjdk-8-jdk

Ubuntu 14.04

如果你使用的是 Ubuntu 14.04 版本，现在并没有专门针对14.0.4可用的 open jdk8 的包，

但是 Ubuntu 15.04 OpenJDK 8 的包可以在 14.0.4 上成功地运行，所以我们下载 Ubuntu 15.04 OpenJDK 8 的安装包来手动安装：

1. 从 archive.ubuntu.com上依次下载下面列出的64位的 open JDK 8 的.deb安装包
   openjdk-8-jre-headless_8u45-b14-1_amd64.deb
   openjdk-8-jre_8u45-b14-1_amd64.deb
   openjdk-8-jdk_8u45-b14-1_amd64.deb

2. 安装 .deb 包
   先运行 apt-get 指令更新软件列表

sudo apt-get update

接着依次对上面下载的三个 deb 文件运行如下指令进行安装:

sudo dpkg -i 下载的文件地址

最后运行 apt-get -f 指令修复安装依赖的包

sudo apt-get -f install

3. 更新系统默认使用的 JDK 版本
   如果你的系统安装了多个版本的 JDK，可以通过下面的指令执行切换，会弹出可选的 JDK 版本，根据你的需要选择对应的版本就可以了:

sudo update-alternatives --config java
sudo update-alternatives --config javac

2.安装所需要的工具包

Ubuntu 14.04

我们编译过程中会用到下面的依赖包，执行如下指令统一安装：

sudo apt-get install git-core gnupg flex bison gperf build-essential \
  zip curl zlib1g-dev gcc-multilib g++-multilib libc6-dev-i386 \
  lib32ncurses5-dev x11proto-core-dev libx11-dev lib32z-dev ccache \
  libgl1-mesa-dev libxml2-utils xsltproc unzip

3.设置源码编译输出路径

默认情况下，编译好的系统源码会在源码所在目录的out文件夹下，
如果你希望调整输出目录的路径，可以执行下面的指令指定输出目录:

export OUT_DIR_COMMON_BASE=<path-to-your-out-directory>

4.设置 USB 接口访问设备

在linux下，默认情况是不允许普通用户直接通过 USB 接口来访问设备的.

推荐方法是以根用户身份在 /etc/udev/rules.d/51-android.rules 路径创建文件。

我们可以通过如下指令来实现（注意用你的系统username替换指令中的<username>）:

wget -S -O - http://source.android.com/source/51-android.rules | sed "s/<username>/$USER/" | sudo tee >/dev/null /etc/udev/rules.d/51-android.rules; sudo udevadm control --reload-rules

设置 Mac OS 系统编译环境

Mac OS 的文件系统默认情况下保留了大小写实际上却又不区分大小写。
目前的git指令无法支持这样的文件系统，会导致一些莫名其妙的错误，所以在 Mac OS 上编译 Android 系统源码，我们必须先创建一块区分大小写的磁盘镜像。

创建一块区分大小写的磁盘镜像

这里我们直接通过命令行来创建：

hdiutil create -type SPARSE -fs 'Case-sensitive Journaled HFS+' -size 40g ~/android.dmg

该指令会在系统根目录下生成一个 android.dmg 或是 android.dmg.sparseimage 文件，一旦挂载，将被作为支持 Android 开发所需格式的驱动镜像分区。

如果之后你需要更大的空间，你可以通过下面的指令进行空间调整：

hdiutil resize -size <new-size-you-want>g ~/android.dmg.sparseimage

你还可以在 ~/.bash_profile 文件中，添加帮助函数来挂载跟取消挂载：

# mount the android file image
function mountAndroid { hdiutil attach ~/android.dmg -mountpoint /Volumes/android; }

#如果创建dmg文件时生成的是android.dmg.sparseimage文件，则使用
function mountAndroid { hdiutil attach ~/android.dmg.sparseimage -mountpoint /Volumes/android; }

# unmount the android file image
function umountAndroid() { hdiutil detach /Volumes/android; }

之后我们就可以通过执行 mountAndroid 指令来执行挂载镜像，通过 umountAndroid 指令来取消挂载。

安装 JDK

安装工具依赖包

1. 安装 xcode 命令行工具

$ xcode-select --install

对于老版本的 Mac OS 系统（10.8或者10.8之前的），我们需要到苹果开发者站点进行下载安装.
如果你还没有注册成为苹果开发者，你需要先注册一个苹果账号来进行下载.

2. 到 macports.org 上下载对应Mac OS版本的 macports (类似于Linux下的 apt-get，用来帮助你安装其他应用程序)

注意：确保 /opt/local/bin 在路径 /usr/bin 前，如果没有，在 ~/.bash_profile 文件中进行添加

export PATH=/opt/local/bin:$PATH

注意：如果根目录下没有 .bash_profile 文件，那就手动创建一个

3. 通过 macports 安装 make , git 以及 GPG

$ POSIXLY_CORRECT=1 sudo port install gmake libsdl git gnupg

如果使用的是 Mac OS X v10.4 版本的系统，还需要安装 bison :

$ POSIXLY_CORRECT=1 sudo port install bison

注意：如果是编译 Android 4.0.x 及以下版本的系统，gmake 3.8.2 版本存在一个 bug，需要还原到 gmake 3.8.1

优化编译环境（可选）

设置 ccache

我们可以自由选择是否开启 ccache 编译工具。

ccache 是一个高速编译缓存工具，它通过将头文件高速缓存到源文件之中而改进了构建性能，因而通过减少每一步编译时添加头文件所需要的时间而提高了 C\C++ 的构建速度。

从编译的全过程来看，不使用 ccache 的情况下，编译过程中会多次解析相同的头文件，浪费了处理器周期，更重要的是浪费了开发者的时间，因为他们要等待这一过程的完成。在一个团队中，这一影响可能会更为明显，因为团队成员可能会反复编译解析相同的头文件。

所以，一般对于专门用来编译系统的服务器或是大容量的生产环境，这个功能比较有用，它可以加速重新编译的速度。

注意：如果你只是个人开发者，不是专门的编译服务器，不需要进行增量构建的话，那么使用 ccache 可能会因为高速缓存缺失而降低你的构建速度。

开启 ccache

要开启 ccache，在源码树的根路径下执行下面的指令:

$ export USE_CCACHE=1
$ export CCACHE_DIR=/<path_of_your_choice>/.ccache
$ prebuilts/misc/linux-x86/ccache/ccache -M 50G

缓存的大小一般设置为50G-100G

接着在 .bashrc (或者 etc/profile )中添加下面的指令

export USE_CCACHE=1

默认情况下，缓存会存在home根目录的 ~/.ccache 中，但是如果你使用的是NFS或者其他的非本地文件系统，那么你同样需要在 .bashrc 指定缓存目录地址

在 Mac OS 的系统中，你需要将 linux-x86 替换成 darwin-x86:

prebuilts/misc/darwin-x86/ccache/ccache -M 50G

当编译的 Android 系统是4.0.x或者更老的版本，ccache 的缓存路径会有所不同

prebuilt/linux-x86/ccache/ccache -M 50G

这个设置会一直存储在 CCACHE_DIR 中。

在Linux上，你可以通过以下指令开启对 ccache 的监听：

$ watch -n1 -d prebuilts/misc/linux-x86/ccache/ccache -s

下载源码

编译环境配置好之后，我们就可以开始下载我们的源码了

安装 Repo

Repo 是 google 用 python 写的一个脚本工具，Android 使用 git 作为代码管理工具，一个 Android 系统由 N 多个 git 库构成，如果手动进行一个个下载，那简直是一件非常痛苦的事，而 repo 就是用来对这些 git 库进行维护管理跟下载的。

通过 Repo 工具，我们可以轻松地完成 Android 系统源码的下载。

1.在系统 home 根路径下创建bin目录并且添加到 path 路径中：

#创建bin目录
$ mkdir ~/bin

#把bin目录的路径添加到PATH中
$ PATH=~/bin:$PATH

2.下载 repo 工具并设置其可执行

#curl 是个开源文件传输工具，在这里是把远程的 repo 文件下载到指定的 ~/bin/repo 路径
$ curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo

#修改 repo 对所有人可执行
$ chmod a+x ~/bin/repo

初始化 Repo 客户端

1.创建一个空目录用来存放我们的 Android 系统源码,名字自己随便定

#创建名为 WORKING_DIRECTORY 的目录
$ mkdir WORKING_DIRECTORY

#进入到创建的目录中
$ cd WORKING_DIRECTORY

2.初始化 repo 仓库

从主干 master 下载源码，目前最新版本

$ repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest

如果需要下载某个特定版本系统的分支，可以在上述命令后加 -b 版本分支号，这里我指定 Android 7.0 的版本分支

$ repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest -b android-7.1.0_r7

具体的版本分支号可以到这个地址查看（需要翻墙）:
Android系统个版本分支号

3.同步源码到本地

这时执行 sync 指令便可以自动下载源码到本地了

$ repo sync

使用国内镜像下载源码

由于国内网络的问题，上述操作的源码下载需要翻墙才能进行，速度会受到很大影响，几十G的系统源码可能需要花上上周的时间才能下完，

因此我们可以选择国内的镜像进行源码下载：

清华大学的镜像站
参照页面上的描述对上面的指令稍作调整便可以了，站点上写得比较详细，这里我们就不作赘述了。

根据网速的不同，一般一天之内能够下载完毕。

对于下载下来的源码，我们并不能直接刷到我们的目标设备上或者是使用模拟器运行，我们必须对源码进行编译生成对应的 image 二进制镜像文件，
当然你也可以直接从官网下载对应系统版本的镜像文件（需翻墙）：
Google's Nexus driver page
Binaries Preview for Nexus Devices

这里我们还是自己来编译下源码，熟悉下整个编译过程。

源码编译

首先我们通过命令行进入到源码目录中，我这里目录的名称是aosp

cd aosp

清空输出目录

为了确保我们编译生成的文件不受之前 build 构建的文件影响，我们在源码目录中执行下面的指令，该指令会清空 out 输出目录中的所有文件

$ make clobber

设置编译环境

首先我们通过源码 build 目录中的 envsetup.sh 脚本文件初始化我们的编译环境,执行

$ source build/envsetup.sh

或

$ . build/envsetup.sh

这两个指令的效果是一样的，会初始化一些有用的命令工具

Paste_Image.png

我们后面执行的一些指令必须在初始化 envsetup之后才能执行

选择编译目标

接着我们通过 lunch 指令来选择我们需要编译的目标
执行lunch指令

$ lunch

会弹出可选目标项：

Paste_Image.png

所有的构建目标由 BUILD-BUILDTYPE 的形式组成：
BUILD 对应 codename

这是官方提供的一份对照表:

|Device| Code name| Build configuration
|---|---|
|Pixel XL |marlin |aosp_marlin-userdebug|
|Pixel|sailfish |aosp_sailfish-userdebug|
|HiKey| hikey| hikey-userdebug|
|Nexus 6P| angler |aosp_angler-userdebug|
|Nexus 5X |bullhead |aosp_bullhead-userdebug|
|Nexus 6 |shamu |aosp_shamu-userdebug|
|Nexus Player |fugu| aosp_fugu-userdebug|
|Nexus 9 |volantis (flounder) |aosp_flounder-userdebug|
|Nexus 5 (GSM/LTE) |hammerhead |aosp_hammerhead-userdebug|
|Nexus 7 (Wi-Fi) |razor (flo) |aosp_flo-userdebug|
|Nexus 7 (Mobile) |razorg (deb) |aosp_deb-userdebug|
|Nexus 10 |mantaray (manta) |full_manta-userdebug|
|Nexus 4 |occam (mako) |full_mako-userdebug|
|Nexus 7 (Wi-Fi) |nakasi (grouper)| full_grouper-userdebug|
|Nexus 7 (Mobile)| nakasig (tilapia)| full_tilapia-userdebug|
|Galaxy Nexus (GSM/HSPA+)| yakju (maguro)| full_maguro-userdebug|
|Galaxy Nexus (Verizon) |mysid (toro) |aosp_toro-userdebug|
|Galaxy Nexus (Experimental) |mysidspr (toroplus) |aosp_toroplus-userdebug|
|Motorola Xoom (U.S. Wi-Fi) |wingray |full_wingray-userdebug|
|Nexus S| soju (crespo)| full_crespo-userdebug|
|Nexus S 4G |sojus (crespo4g) |full_crespo4g-userdebug|

BUILD_TYPE 对照表:

如果作为开发使用的话，那我们一般都是选 -eng，

这里我自己是准备在模拟器上运行编译的 image 镜像，并且我电脑的 cpu 是 intel x86 的，所以我选择了 6. aosp_x86-eng

我们可以根据自己的需要选择对应的 cpu 类型。

注意：我们知道，Android 官方的模拟器速度很慢，
Intel 特意提供了一个叫 HAXM 的虚拟硬件加速技术，全称为：Intel Hardware Accelerated Execution Manager.

只要你的 CPU 是 intel 的产品并且支持 VT（virtualization Technology）就可以使用 HAXM 技术将你的模拟器的速度提升至真机的水平。

目前 Intel 只提供了 windows 版和 MAC 版，Linux 系统只有通过安装 KVM 来达到这个效果。

安装 KVM

首先我们检测下自己的 cpu 是否支持 hardware virtualization（硬件虚拟化）

egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

Paste_Image.png

输出的值如果是大于 0 的，则表明你的 cpu 支持

如果你使用的是 vmware 虚拟机安装的 linux，注意要设置下虚拟机的 cpu 来支持硬件虚拟化，先关闭虚拟机，然后右键虚拟机=》设置，选中 cpu，勾选虚拟化 Intel VT 项，这样就能支持 KVM 了。

Paste_Image.png

对于 Ubuntu 10.0.4 以上的版本，我们通过下面的指令安装 KVM 即可

sudo apt-get install qemu-kvm libvirt-bin ubuntu-vm-builder bridge-utils

如果在安装 KVM 的过程中有什么疑问的话，可以访问下面这个网址查找方法：https://help.ubuntu.com/community/KVM/Installation

这样，在编译完目标 intel cpu 的镜像文件后，我们运行模拟器就会自动进行加速了。

编译源码

好了，一切就绪，我们可以开始编译我们的源码了，
我们在源码路径下通过 make -jN 指令来进行源码编译，这里的 N 一般建议设置为 cpu 核心线程数的 1-2 倍。

$ make -j4

一般情况下，我们等待源码编译完成就可以了，不过从 Android 7.0 N 开始，make 指令默认会开启 Jack 编译工具链来进行 Java 代码的编译，这个过程中可能会出现一些问题。

什么是 Jack 编译工具链 (The Jack toolchain)？

我们知道，我们平时编译 Android 代码的时候会先将 Java 代码编译成 .class 文件，最终再转换成 .dex 文件，如图:

Paste_Image.png

而 Jack 编译工具链则跳过了编译成 .class 文件这一过程，直接将 Java 代码编译成 .dex文件

Paste_Image.png

它的优势：

• 完全开放源码
  源码均在 AOSP 中，合作伙伴可贡献源码
• 加快编译源码
  Jack 提供特殊的配置，减少编译时间：pre-dexing ，增量编译和Jack编译服务器.
• 支持代码压缩，混淆，重打包和 multidex
• 不在使用额外单独的包，例如 ProGuard。

如果想进一步了解 Jack，可以访问Compiling with Jack(需翻墙)，这里就不作太多解释了。

按照官方的说法 Jack 可以加快编译速度

但实际编译过程中，在我的设备上 Jack 会占用大量内存，并且拖慢编译速度，还会报错，而且官方文档上写的配置方式对 Jack 并不起作用。

Jack编译过程中遇到的问题

编译过程中报 Out of memory error 并中断编译

在执行 make 指令后，当第一次编译 Java 代码的时候，Jack 会被启用，这个时候经常会卡住，并且一段时间后报错 Out of memory error 。

按照官方的说法， Jack 并行编译的时候占用的资源太大导致内存溢出了

可以通过在 $HOME/.jack 文件中减小 SERVER_NB_COMPILE 的值来减小并行编译数量， SERVER_NB_COMPILE 的值默认为4

但实际情况是 Jack 没有在根路径下生成 .jack 文件，并且手动创建设置 SERVER_NB_COMPILE 后重启 Jack 服务也没有效果。

经测试发现 make 编译过程中当 Jack 第一次被启用时会在 home 根路径下生成 .jack-server 目录

Paste_Image.png

可以通过修改该目录中 config.properties 文件里的.jack.server.max-service值来设置并发线程数。

Paste_Image.png

同时，你也可以设置增加 Jack 的内存容量来解决这个问题，指令如下

export JACK_SERVER_VM_ARGUMENTS="-Dfile.encoding=UTF-8 -XX:+TieredCompilation -Xmx4096m"

然后进入到输出路径的 bin 目录下:

cd /home/cjpx00008/aosp/out/host/linux-x86/bin

执行下面的指令重启 Jack 服务

./jack-admin stop-server

./jack-admin start-server

我改了 service 大小，同时增加了内存，后来编译的过程中没有发生其他问题。

有办法关闭 Jack 编译吗？

既然Jack有问题，那我们可以关闭 Jack 编译吗？

目前来说我还没有找到如何在 Android 7.0 编译的时候关闭 Jack，如果有知道的小伙伴欢迎留言告诉我哈，感激不尽！！

运行编译出的 image 镜像

经过漫长的等待，我们的源码终于编译结束了，是时候来运行编译出的 image 镜像了。

这时我们只要在源码目录下执行 emulator 指令即可运行模拟器

$ emulator

第一次启动时间可能会有点长，耐心等待即可

Paste_Image.png

运行成功了，是不是有点小激动呢！

注意：如果你的命令行窗口关闭重开了，那 emulator 指令可能会提示找不到命令，我们可以在源码根目录环境下，通过 envsetup.sh 重新初始化命令，运行 lunch 指令选择编译目标，这个时候你再运行 emulator 就不会提示找不到指令了（每次关闭命令行窗口都需要重新运行如下指令才能执行 emulator）

也可以通过配置环境变量来设置 emulator 指令，不过我没有成功，哈哈

$ source build/envsetup.sh
$ lunch
$ emulator

好啦，到此，我们的源码就编译完毕啦，下一篇我们来聊聊如何使用 Android Studio 导入 Android 系统源码，并通过 AS 进行 Java 源码调试，以及使用 GDB 来调试系统 Native C\C++ 源码。