Android APK 打包流程 MD

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APK 的打包流程

参考

Android的包文件APK分为两个部分：代码和资源，所以打包方面也分为资源打包和代码打包两个方面，这篇文章就来分析资源和代码的编译打包原理。

Android打包流程详图：

整体流程

APK整体的的打包流程如下图所示：

具体说来：

• 通过AAPT工具进行资源文件（包括AndroidManifest.xml、布局文件、各种xml资源等）的打包，生成R.java文件。
• 通过AIDL工具处理AIDL文件，生成相应的Java文件。
• 通过Javac工具编译项目源码，生成Class文件。
• 通过DX工具将所有的Class文件转换成DEX文件，该过程主要完成Java字节码转换成Dalvik字节码，压缩常量池以及清除冗余信息等工作。
• 通过ApkBuilder工具将资源文件、DEX文件打包生成APK文件。
• 利用KeyStore对生成的APK文件进行签名。
• 如果是正式版的APK，还会利用ZipAlign工具进行对齐处理，对齐的过程就是将APK文件中所有的资源文件举例文件的起始距离都偏移4字节的整数倍，这样通过内存映射访问APK文件的速度会更快。

上述流程都是Android Studio在编译时调用各种编译命令自动完成的，具体说来，如下所示：

1、创建Android工程。

android create project \

-n packageTest2 \

-a MainActivity \

-k com.package.test2 \

-t android-23 \

-p ./PackageTest2

2、编译R文件

aapt package \

-f \

-J ./gen \

-M ./AndroidManifest.xml \

-S ./res/ \

-I /Users/RadAsm/Library/AndroidSDK/sdk/platforms/android-23/android.jar

3、编译源代码文件

javac -source 1.6 \

-target 1.6 \

-cp /Users/RadAsm/Library/AndroidSDK/sdk/platforms/android-23/android.jar \

./src/com/packtest/test1/MainActivity.java ./src/com/packtest/test1/R.java \

-d ./gen/classes

4、编译DEX文件

dx --dex \

--verbose \

--output ./gen/dex/packtest1.dex

./gen/classes/

5、生成APK文件

aapt package

-f \

-J ./gen \

-M ./AndroidManifest.xml \

-S ./res/ \

-I /Users/RadAsm/Library/AndroidSDK/sdk/platforms/android-23/android.jar \

-F ./output/res.apk

6、APK文件对齐

zipalign -v -p 4 packagetest_unsigned.apk packagetest_aligned_unsigned.apk

7、APK签名

apksigner sign --ks my-release-key.jks my-app.apk

以上便是APK打包的整个流程，我们再来总结一下：

• 除了assets和res/raw资源被原装不动地打包进APK之外，其它的资源都会被编译或者处理；
• 除了assets资源之外，其它的资源都会被赋予一个资源ID；
• 打包工具负责编译和打包资源，编译完成之后，会生成一个resources.arsc文件和一个R.java，前者保存的是一个资源索引表，后者定义了各个资源ID常量。
• 应用程序配置文件AndroidManifest.xml同样会被编译成二进制的XML文件，然后再打包到APK里面去。
• 应用程序在运行时通过AssetManager来访问资源，或通过资源ID来访问，或通过文件名来访问。

理解了整体的流程，我们再来看看具体的细节。

资源的编译和打包

在分析资源的编译和打包之前，我们先来了解一下Android程序包里有哪些资源。

我们知道Android应用程序的设计也是代码与资源相分离的，Android的资源文件可以分为两大类：

assets：assets资源放在主工程assets目录下，它里面保存一些原始的文件，可以以任何方式来进行组织，这些文件最终会原封不动的被打包进APK文件中。

获取asset资源也十分简单，如下所示：

InputStream is = getAssets.open("fileName");

res：res资源放在主工程的res目录下，这类资源一般都会在编译阶段生成一个资源ID供我们使用。

res资源包含了我们开发中使用的各种资源，具体说来：

• animator
• anim
• color
• drawable
• layout
• menu
• raw
• values
• xml

这些资源的含义大家应该都很熟悉，这里就不再赘述。

上述9种类型的资源文件，除了raw类型资源，以及Bitmap文件的drawable类型资源之外，其它的资源文件均为文本格式的XML文件，它们在打包的过程中，会被编译成二进制格式的XML文件。这些二进制格式的XML文件分别有一个字符串资源池，用来保存文件中引用到的每一个字符串，包括XML元素标签、属性名称、属性值，以及其它的一切文本值所使用到的字符串。这样原来在文本格式的XML文件中的每一个放置字符串的地方在二进制格式的XML文件中都被替换成一个索引到字符串资源池的整数值，这写整数值统一保存在

R.java类中，R.java会和其他源文件一起编译到APK中去。

前面我们提到xml编写的Android资源文件都会编译成二进制格式的xml文件，资源的打包都是由AAPT工具来完成的，资源打包主要有以下流程：

• 解析AndroidManifest.xml，获得应用程序的包名称，创建资源表。
• 添加被引用资源包，被添加的资源会以一种资源ID的方式定义在R.java中。
• 资源打包工具创建一个AaptAssets对象，收集当前需要编译的资源文件，收集到的资源保存在AaptAssets对象对象中。
• 将上一步AaptAssets对象保存的资源，添加到资源表ResourceTable中去，用于最终生成资源描述文件resources.arsc。
• 编译values类资源，这类资源包括数组、颜色、尺寸、字符串等值。
• 给bag、style、array这类资源分配资源ID。
• 编译xml资源文件，编译的流程分为四步：① 解析xml文件 ② 赋予属性名称资源ID ③ 解析属性值 ④ 将xml文件从文本格式转换为二进制格式。
• 生成资源索引表resources.arsc。

资源ID

每个Android项目里都有有一个R.java文件，如下所示：

public final class R {

     //...

     public static final class anim {

        public static final int abc_fade_in=0x7f010000;

     }

     public static final class attr {

         public static final int actionBarDivider=0x7f020000;

     }

     public static final class string {

          public static final int actionBarDivider=0x7f020000;

     }

     //...

}

每个资源项后的整数就是资源ID，资源ID是一个4字节的无符整数，如下所示：

• 最高字节是Package ID表示命名空间，标明资源的来源，Android系统自己定义了两个Package ID，系统资源命名空间：0x01 和 应用资源命名空间：0x7f。
• 次字节是Type ID，表示资源的类型，例如：anim、color、string等。
• 最低两个字节是Entry ID，表示资源在其所属资源类型中所出现的次序。

资源索引

上面提到，最终生成的是资源索引表resources.arsc，Android正是利用这个索引表根据资源ID进行资源的查找，为不同语言、不同地区、不同设备提供相对应的最佳资源。查找是通过Resources和AssetManger来完成的，这个我们下面会讲。

resources.arsc 是一个编译后的二进制文件，在Android Stduio里打开以后是这样的，如下所示：

可以看到resources.arsc里存放了各类资源的索引参数和配置信息。

resources.arsc的文件格式如下所示：

注：整个文件都是有一系列chuck（块）构成的，chuck是整个文件的划分单位，每个模块都是一个chuck，chuck最前面是一个ResChunk_header的结构体，用来描述整个chunk的信息，更多关于索引表格式的细节，可以查阅源码：