Android APK编译打包过程

一、概览

• APK是AndroidPackage的缩写，即Android安装包，将其发送至Android手机或模拟器中执行即可安装，下图展示了我们日常开发中从点击运行Android Project到应用在设备上启动所经历的大体过程：

  运行Android Project的大体过程

• APK是zip格式文件，但后缀名被修改为apk，通过UnZip解压后，可以看到其包含如下文件：

  APK目录结构

  • resources.arsc：该文件是包含配置信息的资源查询表，起着连接代码与资源的作用。Dex 文件中的 R.class 仅包含资源 id，AssetManager 会利用 id 到 arsc 表中查询与当前设备信息最匹配的资源文件路径（或资源内容）。

  • AndroidManifest.xml：Project中AndroidManifest.xml编译后得到的二进制xml文件

  • META-INF：应用签名信息，该目录在应用签名后生成，用于校验资源文件是否被篡改，防止二次打包时资源文件被替换，主要包括下面三个文件：

    • CERT.RSA：保存公钥、加密算法及其私钥加密后的内容。
    • MANIFEST.MF：摘要文件，包含APK内所有文件的路径及其 SHA1/SHA256 值。
    • CERT.SF：对摘要的签名文件，包含APK内所有文件的路径，及其在 MANIFEST.MF 中对应信息的 SHA1/SHA256 值。

  • res：Project中res目录下（除了 values）资源文件编译后得到的二进制xml文件，这些文件路径同时会体现在 resources.arsc 中。

  • classes.dex：Dex是DalvikVM executes的缩写，即Android Dalvik可执行程序。APK 中可能包含一个或多个 classes.dex 文件，应用程序内的 Java/Kotlin 源码最终会以 dalvik 字节码的方式存在于 classes.dex 文件中

  • lib：native libraries，即源码工程 jni 目录下的 so 文件，二级目录必须为 NDK支持的 ABI。因为本项目为新建项目，没有libs目录，所以解压APK也没有lib

  • assets：与 res/ 资源目录不同，assets/ 下的资源文件不会在 resources.arsc 中生成查询条目，且 assets/ 下的资源目录可完全自定义，业务代码获取 assets 资源和 res 资源的方式也完全不同。因为本项目为新建项目，没有assets目录，所以解压APK也没有assets

二、具体过程

APK编译打包的具体过程

• 在APK编译打包过程中，用到了以下工具，这些工具大部分位于Android SDK的build-tools目录下：

  • aapt：全称Android Asset Packaging Tool，即Android资源打包工具

  • aidl：将.aidl文件转换为.java文件的工具

  • Java Compiler：java编译器，将.java文件转换为.class文件的工具，运行命令javac

  • dex：将.class文件转换为Davik VM能识别的.dex文件的工具，运行命令dx

  • apkbuilder：生成APK的工具

  • Jarsigner：.jar文件的签名工具

  • zipalign：字节码对齐工具

• Android Project编译打包主要分为如下7个步骤：

  1. aapt过程：使用aapt/aapt2打包res目录资源文件，生成R.java、resources.arsc和res目录。

     • R.java保存了res目录下所有资源的id，数据类型都是整型，我们在程序中都是通过使用Android API依据R文件中的资源id来获取对应资源

       R文件结构

  2. aidl生成Java文件：AIDL是Android Interface Definition Language的缩写，是Android跨进程通讯的一种方式，该阶段会检索Project中所有的aidl文件，并转换为对应的Java文件。

  3. javac编译：使用JDK里的javac编译Project src目录下的Java源文件、R.java以及aidl生成的Java文件，并生成.class文件。

  4. 生成DEX文件：通过dx工具将.class文件转换为classes.dex，目前的gradle multi-dex编译方式会生成classes2.dex ... classesN.dex。

  5. 打包生成APK：使用apkBuilder将resources.arsc、res目录、AndroidManifest.xml、assets目录、dex文件打包成初始APK，具体逻辑是在com.android.sdklib.build.ApkBuilder中实现的。

  6. 签名apk文件：使用apksigner为APK添加签名信息

  7. zipalign优化签名包：使用zipalign工具对签名包进行内存对齐操作，即优化安装包的结构。