Android插件化(三)基础之Android应用程序资源的编译和打包过程分析

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Android资源加载常规思路

getResourcesForApplication

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//首先，通过包名获取该包名的Resources对象
Resources res= pm.getResourcesForApplication(packageName);
//根据约定好的名字，去取资源id；
int id=res.getIdentifier("a","drawable",packageName);//根据名字取id
//根据资源id，取出资源
Drawable drawable=res.getDrawable(id)

Android Apk打包流程

  1. 打包资源文件,生成R.java文件;
  2. 处理aidl文件,生成相应java文件;
  3. 编译工程源文件,生成相应class文件;
  4. 转换所有class文件,生成classes.dex文件;
  5. 打包生成apk文件;
  6. 对apk文件进行签名;
  7. 对签名后的apk文件进行对齐处理;

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打包过程使用的工具

名称 功能介绍 在操作系统中的路径 源码路径
aapt（Android Asset Package Tool） Android资源打包工具 ${ANDROID_SDK_HOME} /build-tools/ ANDROID_VERSION/aapt frameworks\base\tools\aap
aidl（android interface definition language） Android接口描述语言，将aidl转化为.java文件的工具 ${ANDROID_SDK_HOME}/build-tools/ ANDROID_VERSION/aidl frameworks\base\tools\aidl
javac Java Compiler ${JDK_HOME}/javac或/usr/bin/javac
dex 转化.class文件为Davik VM能识别的.dex文件 ${ANDROID_SDK_HOME}/build-tools/ ANDROID_VERSION/dx
apkbuilder 生成apk包 ${ANDROID_SDK_HOME}/tools/apkbuilder sdk\sdkmanager\libs\sdklib\ src\com\android\sdklib\build\ApkBuilderMain.java
jarsigner .jar文件的签名工具 ${JDK_HOME}/jarsigner或/usr/bin/jarsigner
zipalign 字节码对齐工具 ${ANDROID_SDK_HOME}/tools和/zipalign
第一步: 打包资源文件,生成R.java文件

【输入】Resource文件（就是工程中res中的文件）、Assets文件（相当于另外一种资源，这种资源Android系统并不像对res中的文件那样优化它）、AndroidManifest.xml文件（包名就是从这里读取的，因为生成R.java文件需要包名）、Android基础类库（Android.jar文件） 【工具】aapt工具 【输出】打包好的资源（bin目录中的resources.ap_文件）、R.java文件（gen目录中） 打包资源的工具aapt，大部分文本格式的XML资源文件会被编译成二进制格式的XML资源文件，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。 。 生成过程主要是调用了aapt源码目录下的Resource.cpp文件中的buildResource（）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makeFileResource（），处理的内容包括资源文件名的合法性检查，向资源表table添加条目等，处理完后调用compileResourceFile（）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，这样处理过的xml文件就简单的被“加密”了，最后将所有的资源与编译生成的resorces.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build.xml中“project name”指定的属性同名的ap_文件）。 关于这一步更详细的流程可阅读http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/8744683

res目录有9种目录

  • –animator。这类资源以XML文件保存在res/animator目录下，用来描述属性动画。
  • –anim。这类资源以XML文件保存在res/anim目录下，用来描述补间动画。
  • –color。这类资源以XML文件保存在res/color目录下，用描述对象颜色状态选择子。
  • –drawable。这类资源以XML或者Bitmap文件保存在res/drawable目录下，用来描述可绘制对象。例如，我们可以在里面放置一些图片（.png, .9.png, .jpg, .gif），来作为程序界面视图的背景图。注意，保存在这个目录中的Bitmap文件在打包的过程中，可能会被优化的。例如，一个不需要多于256色的真彩色PNG文件可能会被转换成一个只有8位调色板的PNG面板，这样就可以无损地压缩图片，以减少图片所占用的内存资源。
  • –layout。这类资源以XML文件保存在res/layout目录下，用来描述应用程序界面布局。
  • –menu。这类资源以XML文件保存在res/menu目录下，用来描述应用程序菜单。
  • –raw。这类资源以任意格式的文件保存在res/raw目录下，它们和assets类资源一样，都是原装不动地打包在apk文件中的，不过它们会被赋予资源ID，这样我们就可以在程序中通过ID来访问它们。例如，假设在res/raw目录下有一个名称为filename的文件，并且它在编译的过程，被赋予的资源ID为R.raw.filename，那么就可以使用以下代码来访问它：Resources res = getResources(); InputStream is = res .openRawResource(R.raw.filename);
  • –values。这类资源以XML文件保存在res/values目录下，用来描述一些简单值，例如，数组、颜色、尺寸、字符串和样式值等，一般来说，这六种不同的值分别保存在名称为arrays.xml、colors.xml、dimens.xml、strings.xml和styles.xml文件中。
  • –xml。这类资源以XML文件保存在res/xml目录下，一般就是用来描述应用程序的配置信息。
第二步：处理aidl文件，生成相应的java文件。

输入】源码文件、aidl文件、framework.aidl文件 【工具】aidl工具 【输出】对应的.java文件 对于没有使用到aidl的android工程，这一步可以跳过。aidl工具解析接口定义文件并生成相应的java代码供程序调用。

第三步：编译工程源代码，生成下相应的class文件。

【输入】源码文件（包括R.java和AIDL生成的.java文件）、库文件（.jar文件） 【工具】javac工具 【输出】.class文件 这一步调用了javac编译工程src目录下所有的java源文件，生成的class文件位于工程的bin\classes目录下，上图假定编译工程源代码时程序是基于android SDK开发的，实际开发过程中，也有可能会使用android NDK来编译native代码，因此，如果可能的话，这一步还需要使用android NDK编译C/C++代码，当然，编译C/C++代码的步骤也可以提前到第一步或第二步。

第四步：转换所有的class文件，生成classes.dex文件。

【输入】 .class文件（包括Aidl生成.class文件，R生成的.class文件，源文件生成的.class文件），库文件（.jar文件） 【工具】javac工具 【输出】.dex文件 前面多次提到，android系统dalvik虚拟机的可执行文件为dex格式，程序运行所需的classes.dex文件就是在这一步生成的，使用的工具为dx，dx工具主要的工作是将java字节码转换为dalvik字节码、压缩常量池、消除冗余信息等。

第五步：打包生成apk。

【输入】打包后的资源文件、打包后类文件（.dex文件）、libs文件（包括.so文件，当然很多工程都没有这样的文件，如果你不使用C/C++开发的话） 【工具】apkbuilder工具 【输出】未签名的.apk文件 打包工具为apkbuilder，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。它的代码实现位于android系统源码的sdk\sdkmanager\libs\sdklib\src\com\android\sdklib\build\ApkBuilderMain.java文件，代码构建了一个ApkBuilder类，然后以包含resources.arsc的文件为基础生成apk文件，这个文件一般为ap_结尾，接着调用addSourceFolder()函数添加工程资源，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asserts目录中的文件，添加完资源后调用addResourceFromJar（）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android NDK编译生成的so或bin文件），最后调用sealApk（）关闭apk文件。

第六步：对apk文件进行签名。

【输入】未签名的.apk文件 【工具】jarsigner 【输出】签名的.apk文件 android的应用程序需要签名才能在android设备上安装，签名apk文件有两种情况：一种是在调试程序时进行签名，使用eclipse开发android程序时，在编译调试程序时会自己使用一个debug.keystore对apk进行签名；另一种是打包发布时对程序进行签名，这种情况下需要提供一个符合android开发文档中要求的签名文件。签名的方法也分两种：一种是使用jdk中提供的jarsigner工具签名；另一种是使用android源码中提供的signapk工具，它的代码位于android系统源码build\tools\signapk目录下。

第七步：对签名后的apk文件进行对齐处理。

【输入】签名后的.apk文件 【工具】zipalign工具 【输出】对齐后的.apk文件 这一步需要使用的工具为zipalign，它位于android-sdk\tools目录，源码位于android系统源码的build\tools\zipalign目录，它的主要工作是将spk包进行对齐处理，使spk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。

以一个具体项目中包含的具体文件为例作图如下： image

APK文件内容解析

android的项目经过编译和打包，形成了:

  • .dex 文件
  • resources.arsc
  • uncompiled resources
  • AndroidManifest.xml

解压一个普通的apk文件,解压出来的文件如下:

  • META-INF文件夹
  • res文件夹
  • AndroidManifest.xml
  • classes.dex
  • resources.arsc

classes.dex 是.dex文件。 resources.arsc是resources resources文件。 AndroidManifest.xml是AndroidManifest.xml文件。 res是uncompiled resources。 META-INF是签名文件夹。

META-INF其中有三个文件：

  • CERT.RSA
  • CERT.SF
  • MANIFEST.MF

MANIFEST.MF文件 版本号以及每一个文件的哈希值（BASE64）。包括资源文件。这个是对每个文件的整体进行SHA1(hash)。

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Manifest-Version: 1.0
Built-By: Generated-by-ADT
Created-By: Android Gradle 2.2.0
Name: res/drawable-xhdpi-v4/abc_scrubber_control_to_pressed_mtrl_005.png
SHA1-Digest: I9s6aQ5VyOLrNo4odqSij549Oyo=
Name: res/drawable-mdpi-v4/abc_textfield_search_default_mtrl_alpha.9.png
SHA1-Digest: D6dilO+UMcglambujyMOhNbLZuY=
……

CERT.SF 这个是对每个文件的头3行进行SHA1 hash。

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Signature-Version: 1.0
X-Android-APK-Signed: 2
SHA1-Digest-Manifest: QxOfCCAuQtZnHh0YRNnoxmiHT80=
Created-By: 1.0 (Android)
Name: res/drawable-xhdpi-v4/abc_scrubber_control_to_pressed_mtrl_005.png
SHA1-Digest: I9s6aQ5VyOLrNo4odqSij549Oyo=
Name: res/drawable-mdpi-v4/abc_textfield_search_default_mtrl_alpha.9.png
SHA1-Digest: D6dilO+UMcglambujyMOhNbLZuY=
……

CERT.RSA 这个文件保存了签名和公钥证书。

插件化中资源冲突解决

如果需要宿主、插件之间使用同一套资源管理器，那么我们需要将插件的资源路径添加到宿主的AssetManager中。

我们知道，apk包括代码和资源，在apk编译过程中，dex工具将代码打包成.dex文件，资源文件会由aapt工具生成对应的ID，aapt在打包的时候组织成resources.arsc文件，resources.arsc文件是用来描述资源ID和资源位置配置信息，从18个维度描述了一个资源ID的配置信息（语言、分辨率等），就是资源ID和资源的索引表。资源的ID生成是有规则的，规则：0xPPTTNNNN，由8位16进制组成，其中： PP段：表示资源的包空间：0x01表示系统资源空间，0x7f表示应用资源空间。 TT段：表示资源类型。 NNNN段：4个16进制表示资源id，一个apk中同一类型资源从0000开始递增。 例如：

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nt anim pop_dialog_in 0x7f040000
int anim pop_dialog_out 0x7f040001
int anim slide_left_in 0x7f040002
int anim slide_left_out 0x7f040003
int anim slide_right_in 0x7f040004
int anim slide_right_out 0x7f040005
int anim update_loading_progressbar_anim 0x7f040006
int array indicator_tab_icon 0x7f050001
int array indicator_tab_titlt 0x7f050000

现在问题来了，宿主apk和插件apk是独立编译出来的两个独立的apk，那么其中就有资源ID相同的情况出现，从而产生资源ID冲突。如何解决这个问题？看了一些开源框架，解决的办法就是修改资源ID的PP段，大体有两种做法：

  1. 修改aapt源码，定制aapt工具编译期间修改PP段。 DynamicAPK的做法就是如此，定制aapt，替换google的原始aapt，在编译的时候可以传入参数修改PP段：例如传入0x05编译得到的资源的PP段就是0x05。个人觉得这个做法不是太灵活，入侵了原有的开发编译流程，不好维护。
  2. 修改aapt的产物，即，编译后期重新整理插件Apk的资源，编排ID。 前面说过apk编译之后会生成ID以及对应的索引表resorce.arsc，那么我们能不能后期修改相关ID及索引表呢？答案是肯定的，个人比较赞同这种思路，不用入侵原有编译流程。

插件可能是 Apk 也可能是 so 格式，不管哪一种，都不会生成 R.id ，从而没办法使用。这个问题有好几种解决方案。一种是是重写 Context 的 getAsset 、 getResource 之类的方法，偷换概念，让插件读取插件里的资源，但缺点就是宿主和插件的资源 id 会冲突，需要重写 AAPT 。另一种是重写 AMS中保存的插件列表，从而让宿主和插件分别去加载各自的资源而不会冲突。第三种方法，就是打包后，执行一个脚本，修改生成包中资源id。

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