Android编译器及编译工具之编译工具

「这是我参与11月更文挑战的第5天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战」。

上篇介绍了编译器，如果直接使用编译器管理我们的大中型项目，会相当痛苦而且根本无法维护。为了提效，于是产生了各种编译工具。所以今天介绍移动端开发对应的的编译工具。

Apache Ant

还记得那个用eclipse开发Android的年代吗？eclipse就是基于Ant工具来构建Android项目的。

Apache Ant 是由 Java 语言开发的工具，由 Apache 软件基金会所提供。Ant 是一个将软件编译、测试、部署等步骤联系在一起加以自动化的一个工具，大多用于Java环境中的软件开发。Apache Ant 的配置文件写成 XML 容易维护和书写，而且结构很清晰。

Ant 环境安装与配置

下载ant，mirror.esocc.com/apache//ant…
解压缩，配置ANT_HOME环境变量；
验证是否安装成功：ant -version

Ant 构建文件

一般来说，Ant 的构建文件默认为 build.xml，放在项目顶层目录中。然而，并没有限制构建文件必须命名为 bulid.xml，也并不限制放在项目顶层目录中。你可以将构建文件命名为其他名字，也可以将它放在项目的其他地方。

Ant构建脚本主要要理解projct、target、task三个概念：

project

<project name="demo" default="hello">

属性：

name : 项目名称
default:指定运行的target名称，没有指定时使用缺省的target；
basedir：基准路径，其他的相对路径都是基于这个基准路径的；
description:项目描述信息。

target

<target name="hello" depends="build,combineJavaScript" description="compile all source files into a single stand-alone script." />

属性：

name：target名称，这个属性是必须的；
depends：依赖目标，非必须
if：当属性设置时才执行该target，非必须；
unless：当属性没有设置时才执行该target，非必须；
description：target的描述信息，非必须；

一个target可以依赖于其他target。例如hello依赖于 build target 和 combineJaveScript target，ant 会按照 depends 中 target 出现的顺序依次执行，并且每个 target 只会被执行一次，即使有多个target依赖于他。

task

Task分为内置task和自定义task，每个task都是一段可执行的代码。

内置task

<copy file="${xxx}/xxx.java" tofile="${zzz}/xxx.js" />

自定义task

调用任务：

<glslToJavascript minify="${build.minification}" minifystatefile="${buildDirectory}/minifyShaders.state">
    <glslfiles dir="${shadersDirectory}" includes="**/*.glsl" />
    <existingjsfiles dir="${shadersDirectory}" includes="**/*.js" excludes="*.profile.js" />
</glslToJavascript>

定义任务：

<scriptdef name="glslToJavascript" language="javascript" src="${tasksDirectory}/glslToJavaScript.js" manager="bsf" classpathref="javascriptClassPath" loaderref="javascript.loader">
            <attribute name="minify" />
            <attribute name="minifystatefile" />
            <element name="glslfiles" type="fileset" />
            <element name="existingjsfiles" type="fileset" />
</scriptdef>

构建文件配置示例：

<target name="build" description="Compile main source tree java files">
   <mkdir dir="${build.dir}"/>
   <javac destdir="${build.dir}" source="1.5" target="1.5" debug="true"
      deprecation="false" optimize="false" failonerror="true">
      <src path="${src.dir}"/>
      <classpath refid="master-classpath"/>
   </javac>
</target>

编译项目

编写好build.xml文件后，在该文件所在路径下执行ant即可完成编译。

Eclipse集成Ant

Eclipse中已经集成了Ant，我们可以直接在Eclipse中运行Ant。我们可以通过创建项目自动生成build.xml,直接编译。

具体可参考官网:ant.apache.org/ 以及中文教程：www.w3cschool.cn/ant/4xdp1hw…

maven

Apache Maven 是一个潜在的基于java的apache ant的构建工具的替代者。目前大部分的java项目都基于maven来管理。二者之间的关系和特点如下：

ant脚本是可以直接运行在maven中的。maven和ant最大的差别就是在于maven的编译以及所有的脚本都有一个基础，就是POM（project object model）。这个模型定义了项目的方方面面，然后各式各样的脚本在这个模型上工作，而ant完全是自己定义。
Maven对所依赖的包有明确的定义，如使用那个包，版本是多少，一目了然。而ant则通常是简单的inclde所有的jar。导致的最终结果就是，你根本无法确定JBoss中的lib下的common－logging是哪个版本的，唯一的方法就是打开 META－INF目录下MANIFEST.MF。估计JBoss迟早会转向Maven的。
Maven是基于中央仓库的编译，即把编译所需要的资源放在一个中央仓库里，如jar，tld，pom，等。当编译的时候，maven会自动在仓库中找到相应的包，如果本地仓库没有，则从设定好的远程仓库中下载到本地。这一切都是自动的，而ant需要自己定义了。这个好处导致的结果就是，用maven编译的项目在发布的时候只需要发布源码，小得很，而反之，ant的发布则要把所有的包一起发布，显然maven又胜了一筹。
maven有大量的重用脚本可以利用，如生成网站，生成javadoc，sourcecode reference，等。而ant都需要自己去写。试试 maven site的效果。
maven目前不足的地方就是没有象ant那样成熟的GUI界面，不过mavengui正在努力中。目前使用maven最好的方法还是命令行，又快又方便。

配置maven环境

下载解压（以Mac环境为例）：

$ curl -O http://mirrors.hust.edu.cn/apache/maven/maven-3/3.3.9/binaries/apache-maven-3.3.9-bin.tar.gz
$ tar -xvf  apache-maven-3.3.9-bin.tar.gz
$ sudo mv -f apache-maven-3.3.9 /usr/local/

配置环境变量：

vim ~/.bash_profile
export MAVEN_HOME=/usr/local/apache-maven-3.3.9
export PATH=${PATH}:${MAVEN_HOME}/bin

加载配置文件：source ~/.bash_profile
验证是否生效：

$ mvn -v
Apache Maven 3.3.9 (bb52d8502b132ec0a5a3f4c09453c07478323dc5; 2015-11-11T00:41:47+08:00)
Maven home: /usr/local/apache-maven-3.3.9
...

Maven POM配置

POM( Project Object Model，项目对象模型 ) 是 Maven 工程的基本工作单元，是一个XML文件，包含了项目的基本信息，用于描述项目如何构建，声明项目依赖，等等。

执行任务或目标时，Maven 会在当前目录中查找 POM。它读取 POM，获取所需的配置信息，然后执行目标。

POM 中可以指定以下配置：

项目依赖
插件
执行目标
项目构建 profile
项目版本
项目开发者列表
相关邮件列表信息

Maven 构建Java项目

执行mvn clean package即可自动构建。执行完后，我们已经构建了自己的项目并创建了最终的 jar 文件，关于命令的解释：

我们给了 maven 两个目标，首先清理目标目录（clean），然后打包项目构建的输出为 jar（package）文件。
打包好的 jar 文件可以在 target 中获得，名称为 xxx-1.0-SNAPSHOT.jar。

gradle

Gradle是一个基于Apache Ant和Apache Maven概念的项目自动化构建开源工具。它使用一种基于Groovy的特定领域语言(DSL)来声明项目设置，也增加了基于Kotlin语言的kotlin-based DSL，抛弃了基于XML的各种繁琐配置。

面向Java应用为主。当前其支持的语言C++、Java、Groovy、Kotlin、Scala和Swift，计划未来将支持更多的语言。

Maven有一些天然的缺陷：

Maven的配置文件是XML格式的，假如你的项目依赖的包比较多，那么XML文件就会变得非常非常长；
XML文件不太灵活，假如你需要在构建过程中添加一些自定义逻辑，搞起来非常麻烦；
Maven非常的稳定，但是相对的就是对新版java支持不足，哪怕就是为了编译java11，也需要更新内置的Maven插件。

Gradle里有两个基本概念：项目(projects)和任务(tasks)。项目由多个任务组成，一个项目可以理解为提供给不同设备的构建版本，如桌面版、网页版、安卓版、iOS版等等，也可以理解为一种行为，例如部署应用到生产环境。任务相当于Ant的target，可以理解成一个构建中原子性的工作，例如编译、打包、执行等。需要注意的是，Ant中他自己的命令例如javac、copy等也叫做task，但Ant的task远没有Gradle的task那么自由。

Gradle的构建分两个阶段，第一阶段是设置阶段(configuration phase)，分析构建脚本，处理依赖关系和执行顺序等，脚本本身也需要依赖来完成自身的分析。第二阶段是执行阶段(execution phase)，此阶段真正构建项目并执行项目下的各个任务。

Ant与Maven对于Gradle，前者编写容易，但功能有限，需要人工操作的过程也多；后者依托于庞大的依赖仓库，因此有着强大的外部依赖管理，但添加本地依赖并不方便，且项目不能灵活修改。而Gradle能很好地结合Ant与Maven各自的优点，可以随意的编写任务并组合成项目，直接利用Maven仓库，并且能很好的支持传递依赖和内部依赖

总结类比一下：Ant是自己织布制衣服，Maven是去商店买衣服，Gradle是3D打印衣服。

gradle环境安装

官网下载：gradle.org/releases/
解压安装
配置环境变量：GRADLE_HOME
使用gradle进行命令编译打包等

参考

官网地址：gradle.org/

make

上面介绍的以编译Java项目为主，下面主要编译C/C++项目。

make构建规则都写在Makefile文件里面，要学会如何Make命令，就必须学会如何编写Makefile文件。

make语法相当复杂，我们这里展示一个最简单的示例：

.SUFFIXES:.c.o
CC=gcc
SRCS=main.c
OBJS=$(SRCS:.c=.o)
EXEC=mytime
start:$(OBJS)
	$(CC) -o $(EXEC) $(OBJS)
	@echo '----------OK--------'
.c.o:
	$(CC) -o $@ -c $<
clean:
	rm -f $(OBJS)

cmake

CMake是一种跨平台编译工具。CMake主要是编写CMakeLists.txt文件

通过cmake命令将CMakeLists.txt文件转化为make所需要的Makefile文件，最后用make命令编译源码生成可执行程序或者库文件。

ninjia

Ninja 是Google的一名程序员推出的注重速度的构建工具，一般在Unix/Linux上的程序通过make/makefile来构建编译，而Ninja通过将编译任务并行组织，大大提高了构建速度。我一般是通过cmake来生成ninja的配置，进而进行编译。

像我们Andorid的源代码AOSP以及Webrtc的编译都用到了ninjia。

Makefile是设计来给人手写的，而Ninja设计出来是给其它程序生成的。如果说Makefile是C语言，那么Ninja就是汇编语言。如果说Makefile是一个DSL，那么Ninja就是一种配置文件。 Makefile支持分支、循环等流程控制，而Ninja只支持一些固定形式的配置。

二者的相同点是，都是为了控制编译流程而设计。所以，他们的核心功能，都是指定目标，以及目标之间的依赖关系，自动计算执行顺序。

与Makefile相比，由于Ninja仅仅专注于核心的功能，所以有轻巧、速度快的优点。

Makefile默认文件名为Makefile或makefile，也常用.make或.mk作为文件后缀。 Ninja的默认文件名是build.ninja，其它文件也以.ninja为后缀。执行Makefile的程序，默认是GNU make，也有一些其它的实现。 Ninja的执行程序，就是ninja命令。

在Android项目中，make需要编译主机上安装，作为环境的一部分。而ninja命令则是Android平台代码自带。

find prebuilts/ -name ninja
prebuilts/build-tools/linux-x86/asan/bin/ninja
prebuilts/build-tools/linux-x86/bin/ninja
prebuilts/build-tools/darwin-x86/bin/ninja

参考

工具地址：github.com/ninja-build…
《Android中的Ninja简介》
《Android中的Kati》
《使用ninja命令提高单模块编译效率》
《在Android平台开发环境安装ninja》
《Android编译系统中的Android.bp、Blueprint与Soong》
《Android.mk的深入介绍》

bazel

bazel前面文章做过较详细介绍，它是一个开源的构建和测试工具，类似于Make、Maven和Gradle。它使用人类可读的高级构建语言。Bazel支持多种语言的项目，并为多种平台构建输出。Bazel支持跨多个存储库和大量用户的大型代码库。

qmake

qmake是类似于cmake的工具，它是qt带的编译工具。Qt [1] 是一个1991年由Qt Company开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。它既可以开发GUI程序，也可用于开发非GUI程序，比如控制台工具和服务器。Qt是面向对象的框架，使用特殊的代码生成扩展（称为元对象编译器(Meta Object Compiler, moc)）以及一些宏，Qt很容易扩展，并且允许真正地组件编程。

编写好cpp文件后，分别执行命令: qmake -project、qmake、make，然后执行就可以了，其实也只最终将配置文件转换成makefile进行编译。

参考

官网：doc.qt.io/qt-5/qmake-…

xmake

xmake 是一个基于 Lua 的轻量级跨平台构建工具，使用 xmake.lua 维护项目构建，相比 makefile/CMakeLists.txt，配置语法更加简洁直观，对新手非常友好，短时间内就能快速入门，能够让用户把更多的精力集中在实际的项目开发上。

虽然，简单易用是 xmake 的一大特色，但 xmake 的功能也是非常强大的，既能够像 Make/Ninja 那样可以直接编译项目，也可以像 CMake/Meson 那样生成工程文件，还有内置的包管理系统来帮助用户解决 C/C++依赖库的集成使用问题。

目前，xmake主要用于C/C++项目的构建，但是同时也支持其他native语言的构建，可以实现跟C/C++进行混合编译，同时编译速度也是非常的快，可以跟Ninja持平。

参考

官网地址：github.com/xmake-io/xm…

GNU AUTOCONF&AUTOMAKE

在大型C/C++项目（比如ffmpeg、openssl等）中，都会给我们提供一个Configure文件，一般都是我们执行这个文件后，再执行make，这个文件怎么生成的呢？就是通过autoconf。

800px-Autoconf-automake-process.svg.png

总结

本文主要对移动端开发中常用到的编译工具做了简要介绍，主要包括Java和C/C++，了解编译工具有助于我们自己开发效率自动化构建的效率工具，也可以帮助我们快速上手流行的大型开源项目，对这些项目进行编译、裁剪、修改等操作。后续会针对具体项目对文章中介绍的工具做详细介绍和分析。