Soong 是 Android 操作系统中的一个构建系统工具，它由 Google 团队开发，用于替代早期的 Makefile 系统（如 Android.mk 和 Android.bp），旨在提供更高效、更易扩展的构建能力。Soong 在 Android 项目的构建过程中发挥着至关重要的作用，是 Android 构建系统（AOSP）的核心组件之一。本文将深入探讨 Soong 的背景、基本功能、工作原理以及如何使用它构建安卓系统。
1. 背景与发展
在 Android 操作系统早期，Android 项目的构建主要依赖于 Makefile 工具（Android.mk）。虽然这种方式已经能够满足基础需求，但随着 Android 项目复杂度的提升，传统的 Makefile 系统逐渐显露出性能瓶颈，特别是在处理大规模代码库和依赖关系时，构建速度变慢且配置管理复杂。因此，Google 决定引入 Soong 作为新的构建系统。
Soong 采用了一种声明式的配置方式，并且与 Android.mk 配置文件中的构建规则有显著区别。Soong 支持更高效的增量构建、并行化构建以及更为清晰的依赖关系管理，解决了早期构建系统中的一些痛点。
2. Soong 架构与基本组件
Soong 的核心构建流程和组件包括以下几个方面：
2.1 依赖管理
在 Soong 中，构建的过程是基于依赖关系的。项目中的每个模块（如库、应用、工具等）都需要声明其依赖的其他模块。Soong 通过这些依赖关系构建图来确定构建顺序，并且根据模块之间的关系自动处理增量构建（即只有发生变更的模块才会被重新构建）。
依赖关系通常在 .bp 文件中声明，这些文件采用 JSON-like 格式，并且具有明确的模块定义。与 Android.mk 文件的声明式语法不同，.bp 文件更加结构化，便于解析和管理。
2.2 蓝图（Blueprint）
Soong 的核心概念之一是 蓝图（Blueprint） ，它是 Soong 中的构建配置语言，类似于 Makefile 中的规则定义。通过蓝图，开发者可以声明模块的属性（例如类型、依赖、编译选项等）。这些蓝图文件最终会转换为内部的数据结构（如 Module），供构建系统使用。
.bp 文件是蓝图的具体实现。每个 .bp 文件通常描述一个模块的构建配置，如源码路径、依赖关系、编译器选项等。例如，一个定义库模块的 .bp 文件如下：
cc_library {
name: "libexample",
srcs: ["example.c"],
shared_libs: ["libc"],
static_libs: ["libstatic"],
}
2.3 Soong 与 Make 的关系
虽然 Soong 是独立的构建系统，但它依然保留了与 Make 系统的兼容性。Soong 构建系统可以处理一些传统 Makefile 中的任务，并通过集成的方式将其与其他部分的构建流程结合。这使得 Soong 能够渐进式地替换 Make 系统，并且避免了对现有项目架构的过多修改。
3. Soong 工作原理
Soong 的构建流程大致如下：
3.1 解析蓝图文件
当开发者执行构建命令时，Soong 会首先扫描项目目录，查找所有的 .bp 蓝图文件。Soong 会将这些文件解析成内部的数据结构（通常是模块信息），这些结构会反映出项目的依赖关系、构建规则等。
3.2 生成构建图
在解析完蓝图文件后，Soong 会基于模块之间的依赖关系生成一个构建图。这是一个有向图，图中的每个节点代表一个构建模块，边则表示模块之间的依赖。构建图中的节点顺序决定了构建的顺序。
3.3 执行构建操作
构建图确定后，Soong 会根据图中的顺序和模块定义来执行构建任务。每个模块根据其类型（例如，静态库、共享库、应用等）执行相应的构建操作。Soong 支持并行化构建，也就是说，多个模块的构建可以同时进行，以提高构建效率。
3.4 增量构建
Soong 采用增量构建的策略，只有发生变更的模块才会被重新构建。Soong 会检查每个模块的输入文件（如源码文件、依赖库等）是否发生了变化。如果某个模块的输入没有变动，它将不会重新构建，从而显著加快了构建速度。
4. 如何使用 Soong 构建 Android 系统
在 Android 项目中使用 Soong 构建系统时，通常需要以下几个步骤：
4.1 配置环境
为了开始使用 Soong 构建 Android 系统，首先需要配置 Android 的构建环境。通常，这涉及到设置 Android 源代码树和相关工具链。例如，可以使用如下命令配置环境：
source build/envsetup.sh
4.2 编写 .bp 文件
每个模块都需要有相应的 .bp 文件来声明其构建规则。开发者可以根据需要修改或创建新的 .bp 文件，并指定模块的依赖、编译选项等。例如，如果要添加一个新的库模块，可以创建如下的 .bp 文件：
cc_library {
name: "libmynewlib",
srcs: ["mynewlib.c"],
include_dirs: ["include"],
}
4.3 运行构建命令
完成蓝图文件的配置后，开发者可以使用 m 命令来执行构建。例如，构建整个系统或单个模块：
m
或者，构建指定模块：
m libmynewlib
4.4 查看构建结果
构建完成后，Soong 会将构建产物（如 APK、库文件等）输出到指定目录。开发者可以根据输出结果检查构建是否成功。
5. Soong 与其他构建工具的比较
Soong 和其他常见的构建工具（如 CMake、Make）相比，具有一些独特的优势：
- 性能：Soong 通过增量构建和并行化构建显著提高了构建效率，尤其是在大型项目中。
- 依赖管理：Soong 强调模块之间的依赖关系管理，可以自动处理模块的构建顺序，避免了手动管理依赖的复杂性。
- 可扩展性：Soong 的构建框架非常灵活，可以通过自定义规则扩展构建过程，适应不同的需求。
然而，Soong 也有一定的学习曲线，尤其是在刚开始接触时，需要熟悉 .bp 文件的语法以及模块定义的方式。
6. 总结
Soong 是 Android 构建系统的重要组成部分，它通过引入更高效的增量构建和依赖管理机制，解决了早期构建工具存在的性能和可维护性问题。通过蓝图配置文件和灵活的模块化设计，Soong 提供了一个强大且可扩展的构建系统。虽然 Soong 的学习曲线较为陡峭，但它无疑是 Android 项目构建过程中不可或缺的工具，对于开发者来说，熟悉 Soong 是提高构建效率和项目维护能力的关键。
