【Framework】🤡 速通 Android AOSP基础

coder_pig
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早些年刚毕业，在老东家参与开发Launcher的时候就接触过AOSP，那时的早教平板还是基于Android 4.4的源码进行定制的。后续跑路了，就一直在应用层摸鱼，最近一时兴起，想复习一些基础姿势，所以本文来了~

Tips：本文并非笔者亲身实践，是借鉴了参考文献处几位大佬的文章总结得出。asop源码的下载费时，笔者没有编译扫写源码的需求，只是解BUG或了解底层机制时看看源码，SDK自带的android.jar和一些在线源码站点已经够用。环境搭建流程基本是一致的，遇到问题善用搜索引擎~

0x1、名词

① AOSP

中文官网：source.android.google.cn/

Android Open Source Package，安卓系统开源源码包，Android移动终端平台 (高通、MTK等) 先基于原生的Android代码进行更改，形成自己的平台代码，其他 手机厂商 再根据平台代码提供自己的移动端解决方案 (系统定制)。

asop源码编译后会生成一系列的产物(out目录下)：

  • /out/host → Android开发工具相关的产物，包含各种SDK工具，如adb、dex2oat、aapt等；
  • /out/target/common → 一些通用的编译产物，包含Java应用代码和Java库；
  • /out/target/product/[product_name] → 针对特定设备的编译产物，以及平台相关C/C++代码与二进制文件(如system.img、ramdisk.img、userdata.img、boot.img等)；

我们平时在AS里看到的源码库 android.jar 是打包后的 classes.jar，详细路径：out/target/common/obj/JAVA_LIBRARIES/framework_intermediates/classes.jar。以前在一些场景，需要使用SDK中隐藏的API (@hide注解)，一种解法就是用aosp编译生成的classes.jar替换原生sdk中的android.jar。具体导入示例可见：《Android Studio 3.5导入AOSP编译的classes.jar》

② Gerrit

Android使用Git作为代码管理工具，开发了 Gerrit 进行 代码审核，以便更好地对代码进行集中式管理。实际上就是一个 Git服务器，它为在其服务器上托管的Git仓库提供了一系列 权限控制，以及一个用作Code Review 的 Web页面。

③ Repo

Repo命令行工具，用Python对Git命令进行封装，简化对多个Git库的集中式管理。

0x2、Repo工作流

如下图：

简要描述下关键命令：

  • repo init → 在当前目录下初始化Repo，生成 .repo 目录，其中会包含一个 manifest.xml 文件，列出每个project的克隆方式 (版本库地址、和工作区地址的对应关系、分支对应关系等)；
  • repo sync → 同步所有project到本地工作区；
  • repo start → 创建并切换到本地工作分支；
  • Git相关命令 → 本地修改某些Project的代码，常规提交；
  • repo upload → 将代码修改发布到审核服务器；
  • repo prune → 功能开发完，合并后，安全移除过时主题分支；

更详细内容可参见：《源代码控制工作流程》

0x3、系统准备

只是单纯下载源码，啥系统都可以，但如果还想进行编译的话，需要 Linux 或 Mac OS 系统。

Windows想编译的话，可以通过 虚拟机 安装上述系统间接达成，常规方式：Docker 或 VirtualBox。后者安装示例可见：《Android AOSP基础（一）VirtualBox 安装 Ubuntu》

更详细内容可参见：《搭建构建环境》

0x4、源码下载

走一波下述命令~

# ① 安装Git、Curl、Python，有些系统自带~
sudp apt-get install git
sudo apt-get install curl
sudo apt-get install python

# ② 创建bin，并添加到PATH中
mkdir ~/bin
PATH=~/bin:$PATH

# ③ 下载Repo工具，并设置为可执行
# Tips：国外源可能有问题，可以替换为国内镜像，比如：https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo
curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo
chmod a+x ~/bin/repo

# ④ 创建工作文件目录 (存源码)
mkdir aosp
cd aosp

# Tips：Repo在运行过程中会尝试访问官方Git源更新自己，如果想用tuna镜像更新，可复制
# 下述内容到~/.bashrc中
export REPO_URL='https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo/'

# ⑤ Git设置身份信息(名字、邮箱)
git config --global user.name  "User Name"
git config --global user.email "user@example.com"

# ⑥ 初始化仓库 (同样支持替换镜像源)
repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest

# 也支持指定分支，可选值查看：https://source.android.com/source/build-numbers#source-code-tags-and-builds
repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest -b android-9.0.0_r8 

# ⑦ 同步代码 (拉取aosp源码到工作目录，一般要几个小时)
repo sync

# Tips：下载过程可能出现某些project找不到，可能是镜像问题，也可能是网的问题，
# 试试可以单独同步该项目，支持-jN参数，-j4如：
repo sync -c platform/frameworks/layoutlib

# 附：asop不包含内核代码，有需要可以单独下载，版本有很多，如：
# common → 通用linux内核、goldfish → Android模拟器内核、msm → 高通MSM芯片
mkdir kernel
cd kernel
git clone https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/goldfish.git
cd goldfish
# 可以查看有哪些内核版本分支可以下载
git branch -a
# 下载对应版本内核代码
git checkout remotes/origin/android-goldfish-3.4

更详细内容可参见：《下载源代码》

另外，国外镜像难免不稳定，也可以直接用 清华镜像，首次同步容易失败，建议先用迅雷等软件直接下载初始化包 aosp-latest.tar 进行初始化，然后再同步。

0x5、编译

同样，先是一些名词的解释：

  • Makefile → Android平台编译系统，用Makefile写出来的一个独立项目，定义了编译规则，实现自动化编译，将分散在数百个Git库中的代码整合起来，统一编译，而且把产物分门别类地输出到一个目录，打包成手机ROM，还可以生成应用开发时使用的SDK、NDK等。
  • Android.mk → 定义一个模块的必要参数，使模块随着平台编译，简单点说就是告诉系统以什么规则编译源代码，并生成对应目标文件；
  • kati → Google专门为Android研发的小工具，基于Golang和C++，作用是：将Android中的Makefile转换为Ninja文件
  • Ninja → 致力于速度的小型编译系统，把Makefile看做高级语言，那它就是汇编，文件后缀为.ninja；
  • Android.bp → 替换Android.mk的配置文件；
  • Blueprint → 解析Android.bp文件翻译成Ninja语法文件；
  • Soong → Makefile编译系统的替代品，负责解析Android.bp文件，并将之转换为Ninja文件；

关系描述：

  • Android工程越来越大，Makefile编译耗时越来越长，Android 7.0引入速度和并行效率更佳的Ninja来编译系统；
  • Soong 借助 Blueprint定义的Android.bp语法，完成Android.bp的解析，最终转换成Ninja文件;
  • Makefile文件(.make或.mk)通过kati转换为Ninja文件(.ninja);
  • Makefile是设计来给开发编写的，而Ninja则是设计给其他程序生成的，可类比做高级语言和汇编语言；

① 编译环境准备

# ① 安装jdk 8
sudo apt-get update
sudo apt-get install openjdk-8-jdk

# Tips：使用ubuntu 14+，还需要安装下述依赖包
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

② 源码整编

# ① 初始化环境
source build/envsetup.sh

# ② 删除out与中间文件，clean会删除本次设置生成的、clobber会删除所有配置生成的
make clobber

# ③ 选择编译目标，下述命令会进入菜单，选择相应的版本，输入序号回车
# 编译目标都采用 BUILD-BUILDTYPE 形式，BUILD 表示特定功能代号，BUILDTYPE是以下类型之一：
# user → 权限受限、适用于生产环境，没root权限，不能debug，adb默认处于停用状态；
# userdebug → 与user类似，但具备root权限和debug权限，一般用于调试真机。
# eng → 具有额外调试工具的开发配置，拥有最大的权限(root等)，一般用于模拟器。
# 编译目标示例 → Pixel 3a XL的编译目标 → aosp_bonito-userdebug
lunch

# 也可以直接指定编译目标，如：lunch aosp_bonito-eng
# 还可以直接用序号，如：lunch 8，但不建议，因为不同的系统版本序号对应可能有偏差~

# ③ 开始编译，后面的-jN参数用来设置编译的并行任务数，CPU核心数为6，N值最好选6-12间
# 根据自己CPU核心数动态修改哈，见过有32的~
make -j6

# 也可以把输出结果打印到log文件中：make -j6 2>&1 | tee build_20211206_1403.log

# 编译成功后会生成out目录，比如这里的：~/aosp/out/target/product/bonito

# Tips：有需要还可以键入：make sdk，编译SDK生成修改后的android.jar

③ 源码单编

整编一般会耗费几小时，有时可能只是修改了其中某个应用模块，只需单独编译这个模块，以设置模块为例：

source build/envsetup.sh
lunch aosp_bonito-eng
# 进入模块目录
cd package/apps/Setting

# 编译单独模块的可选指令如下：
# mm → 编译当前目录下的模块，不编译依赖模块
# mmm → 编译指定目录下的模块，不编译依赖模块
# mma → 编译当前目录下的模块及其依赖项
# mmmma → 编译指定路径下所有模块，切包含依赖
mm

# 编译成功会提示生成文件的存放路径，除了生成Setting.odex外，还会在
# priv-app/Settings目录下生成Settings.apk，可直接adb push或adb install
# 安装APK验证效果，也可以使用make snod命令重新打包生成system.img，运行模拟器查看

0x6、刷机

① 亲儿子Pixel或Nexus

恭喜，可以直接刷，先到 Driver Binaries for Nexus and Pixel Devices 根据自己的机型和Android版本号，下载对应的驱动。接着解压执行：

./extract-qcom-sargo.sh
./extract-google_devices-sargo.sh

进入bootloader，执行烧写命令(-w代表清空数据)

adb reboot bootloader
fastboot flashall -w

然后等待烧写完成即可~

② Android虚拟机

得自己编译AVD镜像，lunch那里选择 sdk_phone_x86_64 编译目标，除常规编译外，还得附加 sdk 和 sdk_repo 包。

上述方法不生效的话，可以把镜像Copy到 SDK/system-images/android-xx/ 的其中一个目录中。

③ 其他手机

不是亲儿子，驱动啊、厂商库啥的，只能找第三方ROM进行二次开发咯，以前最出名的就是CM (CyanogenMod) 了，不过好像凉凉了，可以试试 LineageOS

限于篇幅，就一一叙述了，感兴趣想自己试下的可参考：《自己动手编译Android(LineageOS)源码》

0x7、查看Android系统源码的其它方式

除了直接把完整源码下载到本地外，还可以直接在线查看，或者通过AS直接查看。

① 在线查看

不用下一堆代码，而且多个版本挑着看，很香~

② AS快速查看

依次点击：Settings → Appearance&Behavior → System Settings → Android SDK → 选择所需Android SDK版本源码下载：

接着build.gradle设置下 compileSdk 版本号，Sync一下，点击跳转Framework的类即可跳转。

0x8、调试Android系统源码

① 生成索引

Android源码提供了直接生成AS可识别的文件工具，编译完成Android源码后，会在源码根目录生成一个 android.ipr。

AS 以 Open an existing Android Studio Project 方式打开此文件，静待索引生成完毕。

索引生成后，调整下AS监视源代码的目录，如out这样的目录，每次编译完都会产生变化，但基本不会用到此目录，直接去掉索引(Excluded掉)，以out目录为例，其他不需要的目录也是这样处理：

② 设置JDK和SDK

根据源码版本选择对应的SDK：

设置JDK：

③ 调试源码

源码下断点，然后点击 Attach Debugger to Android Process

选中待调试进程，然后就可以愉快的调试啦~

真机想调试系统进程需要Root权限，然后利用Magisk等软件修改：ro.debuggable = 1，可以新建模拟器时选择 非 Google Play的64位镜像，也可以得到 ro.debuggable = 1 的设备。

大部分时候调试源码是用不到所有的AOSP源码的，也可以直接导入部分源码进行调试。

另外，真机调试，可能出现调试行号与源码不一致，行号跑注释里的情况，大多数原因是国产ROM对相关源码进行了修改，可以在Debugger/Frames看到调用方法，了解这一步进入的哪个方法，然后Ctrl+F查找方法名，定位到正确位置。

0x9、小结

本节快速过了一下AOSP基础相关的姿势，算是为Framework的学习做准备，后续有搞这一块再深入学一波吧~

sdfsd.gif

参考文献：

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