Android打包apk实现原理与流程（雷惊风）

最近刚刚忙完公司项目，比较轻松一点，抽个时间总结一下Android打包apk相关的知识点，也从网上看了一些前辈的资料，但是感觉看一遍印象不会特别深刻，所以决定写篇文章加深一下记忆，以希望能帮助一批想了解相关信息的同志们... ... 那就开始吧。

一、Ant原始命令行打包流程。

首先总结一下apk打包的一个大致流程，方便后边大家理解。大致分为三步：1.打包生成.dex文件。2.打包生成resouse.zip文件。3.生成.apk文件并签名。每一步中又包含了一些详细的操作步骤，下面一起来看一下。

一.打包生成.dex文件。

我们如果想要生成.dex文件，必须通过工具将一些资源与java代码生成.class文件，其中包含一些资源文件、所有java代码文件、aidl文件等。首先需要在环境变量中配置好我们将要用到的工具，包括JDK、SDK、ANT，配置方法在这里就不多说了，网上一查一大片。然后我们先要用到SDK包下的一个aapt（）工具，这个工具后面还会被用到一次，工具在/SDK/build-tools/目录下，我们先用它生成应用的R.java文件。先cd到当前目录下然后输入输入aapt工具相关命令行及相关参数，如下：

aapt package -f -m -J C:\Users\jason\Desktop\ -S D:\lylsoft\android\androidstudio\opensource\MyButterKnifeDemo\app\src\main\res -M D:\lylsoft\android\androidstudio\opensource\MyButterKnifeDemo\app\src\main\AndroidManifest.xml -I D:\lylsoft\android\androidstudio\sdk\platforms\android-24\android.jar

参数含义如下：

-f 如果编译生成的文件已经存在，强制覆盖。

-m 使生成的包的目录存放在-J参数指定的目录

-J 指定生成的R.java 的输出目录路径（存放在桌面的gen）

-S 指定目标项目res文件夹的路径

-M 指定目标项目AndroidManifest.xml文件的路径

-I 指定某个版本平台的android.jar文件的路径

回车执行，便会在我的桌面上生成如下目录结构及R.java文件

到这我们第一小步，了解一下它的实现过程：aapt工具的源码在android系统源码的frameworks\base\tools\aapt目录下，生成的过程主要是调用了aapt源码目录下Resource.cpp文件中的buildResources()函数，该函数首先检查AndroidManifest.xml的合法性，然后对res目录下的资源子目录进行处理，处理的函数为makeFileResources()，处理的内容包括资源文件名的合法性，向资源表table添加条目等，处理完后调用complieResourceFlie()函数编译res与asserts目录下的资源并生成resources.arsc文件，compileResourceFile()函数位于aapt源码目录的ResourceTable.cpp文件中，该函数最后会调用parseAndAddEntry()函数生成R.java文件，完成资源编译后，接下来调用compileXmlFile()函数对res目录的子目录下的xml文件分别进行编译，这样处理过得xml文件就简单的被“加密”过了，最后将所有的资源与编译生成的resources.arsc文件以及“加密”过的AndroidManifest.xml文件打包压缩成resources.ap_文件(使用ant工具命令行编译则会生成与buiild.xml中“project name”指定的属性同名的ap_文件)。资源文件中res/animator、res/anim、res/color、res/drawable（非Bitmap文件，即非.png、.9.png、.jpg、.gif文件）、res/layout、res/menu、res/values和res/xml的资源文件均会从文本格式的XML文件编译成二进制格式的XML文件，assets和res/raw原封不动打包进去。除了assets资源之外，其它的资源都会被赋予一个资源ID。

第二小步是处理aidl文件，

aidl -ID:/JavaTest/Demos/src D:/JavaTest/Demos/src/com/example/android/apis/app/IRemoteService.aidl

"-I"与"D:/JavaTest/***"之间是没有空格的。执行此条命令后，生成的.java会与.aidl文件在同一目录下。对于没有使用到aidl的Android工程，这一步可以跳过。这一步使用到的工具为aidl，位于android-sdk\platform-tools目录下，aidl工具解析接口定义文件(aidl为android interface definition language的首字母缩写，即android接口描述语言)并生成相应的java代码供程序调用，源码位于Android源码的frameworks\base\tools\aidl目录下。

第三小步通过javac命令将所有的.java文件编译成.class文件包括上边生成的R.java文件。

javac -target 1.8 -bootclasspath D:\lylsoft\android\androidstudio\sdk\platforms\android-24\android.jar -d C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\mybutterknifedemo -sourcepath D:\lylsoft\android\androidstudio\opensource\MyButterKnifeDemo\app\src C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\mybutterknifedemo\R.java

执行完上述命令后在桌面上的文件夹中就会出现如下目录

参数含义如下：
-target <jdk版本> 生成特定 jdk 版本的类文件
-bootclasspath <路径> 覆盖引导类文件的位值
-d <目录> 指定存放生成的类文件的位置
-sourcepath <路径> 指定查找输入源文件的位置（这里包含两个地方一个是src，一个是桌面gen生成的R.java）

第四小步就是生成我们的.dex文件了，这个相对简单，主要用到SDK/build-tools中的dx工具。命令如下：

dx --dex --output=\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\mybutterknifedemo\classes.dex C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\mybutterknifedemo\com\demo\jason\mybutterknifedemo

--output=<要生成的classes.dex路径> <要处理的class文件的路径> 这样便会生成我们的.dex文件了，这里如果可能会报一个RuntimeException----ParseException这是由于我们引入的jar包编译环境（比如是1.8）要高于android中默认的jdk编译版本（我用的是1.7）。要解决这个问题，只要android项目的编译jdk版本要高于等于引入jar包的编译jdk版本，然后重新编译就好了。既然如此修改eclipse的jdk编译版本改为1.8就好了。

这样我们的第一步生成.dex文件就算是完成了，下边就开始我们的第二步打包生成Resource.zip

二.打包生成Resource.zip文件。

在这里就第二次用到了我们sdk中的aapt工具了，命令如下：

aapt package -f -M AndroidManifest.xml -S D:\lylsoft\android\androidstudio\opensource\MyButterKnifeDemo\app\src\main\res -I D:\lylsoft\android\androidstudio\sdk\platforms\android-24\android.jar -A D:\lylsoft\android\androidstudio\opensource\MyButterKnifeDemo\app\src\main -F C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\mybutterknifedemo\Resource.zip

参数介绍如下,跟生成R.java文件差不多：

-f 如果编译生成的文件已经存在，强制覆盖。
-m 使生成的包的目录存放在-J参数指定的目录
-S 指定res文件夹的路径
-I 指定某个版本平台的android.jar文件的路径
-A 指定assert文件夹的路径
-F 指定输出文件完整路径。

回车执行，我们的Resource.zip文件夹就算是生成了，这个名字是可以指定的。这一步比较简单，没有太多要说的。接着往下看。第三步就是生成我们的.apk文件了，这里的.apk文件是没有签名没有优化的.apk文件。

二.生成.apk文件并签名优化。

这里需要组合我们上边生成的两大文件，即.dex文件和Resource.zip文件。这里主要使用apkbuilder脚本，其实是个批处理文件，不过android 3.0后已经被删除，但网上还是可以找到这个脚本的，直接拷贝放到/SDK/tools下即可。其实里面执行的就是sdklib.jar。

apkbuilder C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\mybutterknifedemo\demo.apk -v -u -z C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\mybutterknifedemo\Resource.zip -f C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\mybutterknifedemo\classes.dex

参数含义如下：

第一个参数是存放打包后的文件完整路径

-v Verbose 显示过程信息

-u 创建一个无签名的包

-z 指定apk资源路径

-f 指定dex文件路径

回车执行：在我们指定的路径下就会生成我们没有优化签名的apk文件，如下图：

打包的工具为apkbuilder，它位于android-sdk\tools目录下，apkbuilder为一个脚本文件，实际调用的是android-sdk\tools\lib\sdklib.jar文件中的com.android.sdklib.build.apkbuilderMain类。它的实现代码位于android系统源码的sdk\sdkmanager\libs\sdklib\src\com\android\sdklib\build\akpbuilderMain.java文件，代码构建了一个apkbuilder类，然后以包含resources.arec的文件为基础生成apk文件，这个文件一般为ap_结尾的文件，接着调用addSourceFolder()函数添加的资源，addSourceFolder()会调用processFileForResource()函数往apk文件中添加资源，处理的内容包括res目录与assets目录中的文件，添加完整源后调用addResourcesFromJar()函数往apk文件中写入依赖库，接着调用addNativeLibraries()函数添加工程libs目录下的Native库（通过androidDNK编译生成的so或bin文件），最后条用sealApk()关闭apk文件。

接下来就是给我们的demo.apk进行签名了，用到了jarsigner命令，java的签名工具，如下：

jarsigner -verbose -keystore C:\Users\jason\Desktop\demo.keystore -storepass android -keypass android -signedjar C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\mybutterknifedemo\demo.apk C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\demo.apk demo1

各个参数的意义如下：

-verbose 签名/验证时输出详细信息

-keystore 密钥库路径

-storepass 用于密钥库完整性的口令（密码）

-keypass 专用密钥的口令（密码）

-signedjar 已签名的 apk 文件的名称（第一个apk是签名之后的文件，第二个apk是需要签名的文件）

回车执行，稍等片刻，在我们指定的文件架下就会生成我们已经打包好的apk文件了，这个已经是签名好的apk文件了。

下一步就是用zipalign对我们的apk进行优化了，我们可以通过zipalign对apk进行检测。如下：

zipalign -c -v 4 C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\demo.apk

-c 表示进行zipalign优化检测

-v 输出过程信息

如果我们没有优化过我们的apk文件，则会认证失败，会看到Verification FAILED的相关信息。然后我们就可以优化我们的apk文件了。如下：

zipalign -f -v 4 C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\demo.apk C:\Users\jason\Desktop\com\demo\jason\demo1.apk

-f 如果文件已经存在，强制覆盖

-v 输出详细信息

- 需要zipalign优化的apk 优化后的apk名称以及存放位置

运行完成后我们的指定文件架下就出现了我们已经优化好的apk文件了。如下图

我们这次执行我们的检测命令发现最后验证成功了（打印出Verification succesful）。

zipalign工具位于android-sdk\tools目录，源码位于android系统源码的build\tools\zipalign，它的主要工作是将apk包进行对齐处理，使apk包中的所有资源文件距离文件起始偏移为4字节整数倍，这样通过内存映射访问Apk文件时的速度会更快，验证apk文件是否对齐过的工作由ZipAlign.cpp文件的verify()函数完成，处理对齐的工作则由process()函数完成。

好了以上就是我们用纯命令行的方式打包一个apk文件的过程，是不是感觉很麻烦，我们一般在开发者没人这么搞，写这么多，主要是自己屡一下打包逻辑，同时帮助大家总结一下，让大家都知道整个apk是如何创建成功并进行签名优化的，其中用到了哪些工具。过程中也从巨人的肩膀上割了块肉过来，希望对大家有帮助，谢谢！

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