Android系统篇(二)——Android编译核心Build系统

《深入解析Android5.0系统》一书笔记

Android的Build系统非常的庞大，他是基于GUN Make以及shell来构建的，我们主要的面对方向是Android.mk文件，这也是Android为我们处理好的，不用直接跟shell打交道，Build不光可以处理系统的编译打包，还能生成img镜像等，十分的强大。

从大的方面来说，Build系统分为三大块，第一块处于build/core目录下的文件，这是Build的基础框架和核心部分，第二块处于device目录下的文件，存放的是项目的一些配置信息，第三块就是各大模块的Android.mk了。

我们本篇文章依葫芦画瓢的来侃侃Build，我也是跟着书上来的，我也不是很会C/C++

在说Build前，我简单带过一下，我们之前有教过通过SecureCRT远程连接Linux,我们现在用Xshell去连接

其实Xshell连接是非常简单的，我们只需要在ubuntu的终端输入ifconfig,来查看你的ip：比如我的ip是：192.111.11.11(假设)

那么我的Xshell只需要新建一个端口

这里写图片描述

但是如果连接失败，那你就要检查一下ssh了，在ubuntu的终端输入：

ps -e |grep ssh

如果没有反应，说明你的ssh没有安装

sudo apt install openssh-server

最后就可成功连接了

这里写图片描述

一.Build系统核心

我们进入build/core目录下，这个目录里有很多的mk文件以及shell脚本，perl脚本，我们跟踪一下源码的编译

source build/envsetup.sh
lunch
make

我们顺着这三条命令来查看源码

1.envsetup.sh

这个脚本我们先来看看他的内容是什么，我们打开build/envsetup.sh，可以看到里面的脚本中，中间部分插入了lunch选择的参数列表，在结尾处，find了device和vendor目录下的vendorsetuo.sh文件，然后运行他们，我们找一下，看下是否有vendorsetuo.sh，在 device/lge/hammerhead/目录下可以看到有一个vendorsetuo.sh脚本

这里写图片描述

我们打开它你可以发现，它里面就一行代码

add_lunch_combo aosp_hammerhead-userdebug

它依旧调用add_lunch_combo函数，这样看来，envsetup.sh除了建立shell命令外，就是执行这一句命令了，我们来看下add_lunch_combo的定义：

这里写图片描述

add_lunch_combo命令的功能，是将调用这个命令所传递的参数放在一个全局的数组变量LUNCH_MENU_CHOICES中，执行lunch就是打印出这个数组的内容了，也就是我们上篇末尾所展示的样子，还记得吗？我选了5

envsetup.sh中还定义了一些实用的shell脚本

lunch:指定编译产品
tapas:以交互方式
croot:快速切换到源码的根目录
m:编译整个源码，可以不用切换到根目录
mm:编译当前目录下的源码，不包含他们的依赖模块
mmm:编译指定目录下的所有模块，不包含他们的依赖模块
mma:编译当前目录下的源码，包含他们的依赖模块
mmmma:编译指定目录下的所有模块，包含他们的依赖模块
cgrep:对系统下所有的C/C++执行grep命令
ggrep:对系统本地所有的Gradle执行grep命令
jgrep:对系统下所有的Java执行grep命令
resgrep:对系统下所有的res目录下的xml执行grep命令
sgrep:对系统下所有的源文件执行grep命令
godir:根据godir后的参数文件名在整个目录下查找，并且切换目录

2.lunch命令的功能

我们来看第二行代码lunch,这里我们分析下这个函数

function lunch()
{
    local answer
    # 如果lunch后面没有参数，那么打印菜单，并将选择值放入answer
    # 如果有参数，直接赋值
    if [ "$1" ] ; then
        answer=$1
    else
        print_lunch_menu
        echo -n "Which would you like? [aosp_arm-eng] "
        read answer
    fi

    local selection=
    # 如果answer为空，则selection=aosp_arm-eng
    # 如果answer为数字并且小于或等于菜单数目，则把相应的菜单栏的数字赋值给他
    # 如果answer包含了一个-，则将answer赋值给selection，否则报错
    if [ -z "$answer" ]
    then
        selection=aosp_arm-eng
    elif (echo -n $answer | grep -q -e "^[0-9][0-9]*$")
    then
        if [ $answer -le ${#LUNCH_MENU_CHOICES[@]} ]
        then
            selection=${LUNCH_MENU_CHOICES[$(($answer-1))]}
        fi
    elif (echo -n $answer | grep -q -e "^[^\-][^\-]*-[^\-][^\-]*$")
    then
        selection=$answer
    fi

    if [ -z "$selection" ]
    then
        echo
        echo "Invalid lunch combo: $answer"
        return 1
    fi

    export TARGET_BUILD_APPS=
    # 将selection中的-分割前半部分给product
    # 并调用函数check_product去检查是否存在这个配置文件
    local product=$(echo -n $selection | sed -e "s/-.*$//")
    check_product $product
    if [ $? -ne 0 ]
    then
        echo
        echo "** Don't have a product spec for: '$product'"
        echo "** Do you have the right repo manifest?"
        product=
    fi
    # 将selection中的-分割前半部分给variant
    # 并调用函数check_variant来检查这个值是否是：eng,user,debuguser
    local variant=$(echo -n $selection | sed -e "s/^[^\-]*-//")
    check_variant $variant
    if [ $? -ne 0 ]
    then
        echo
        echo "** Invalid variant: '$variant'"
        echo "** Must be one of ${VARIANT_CHOICES[@]}"
        variant=
    fi

    if [ -z "$product" -o -z "$variant" ]
    then
        echo
        return 1
    fi
    # 将变量product赋值给TARGET_PRODUCT
    # 将变量variant赋值给TARGET_BUILD_VARIANT
    # 将TARGET_BUILD_TYP的环境变量设置为release
    export TARGET_PRODUCT=$product
    export TARGET_BUILD_VARIANT=$variant
    export TARGET_BUILD_TYPE=release

    echo
    # 设置更多的环境变量
    set_stuff_for_environment
    printconfig
}

lunch命令如果没有带参数，直接菜单选择，他的格式如下：

lunch<product_name>-<build_variant>

product_name必须是你定义好的产品配置，build_variant必须是eng,user,debuguser其中一个

lunch命令主要还是根据你输入的产品配置并且设置环境变量，环境变量和产品编译相关的主要是下面这些：

TARGET_PRODUCT 对应 product_name
TARGET_BUILD_VARIAN 对应 build_variant
TARGET_BUILD_TYPE 一般是release

最后他调用set_stuff_for_environment还会设置一些

3.Build相关的环境变量

我们注意看，执行完我们可以看到打印了很多的配置信息

这里写图片描述

这些配置将影响到我们的编译过程，我们来分析下

PLATFORM_VERSION_CODENAME
- 表示平台版本的名称
PLATFORM_VERSION
- Android平台的版本号
TARGET_PRODUCT
- 所编译的产品名称
TARGET_BUILD_VARIANT
- 所编译产品的类型
TARGET_BUILD_TYPE
- 编译的类型，debug和release
TARGET_BUILD_APPS
- 编译Android系统时，这个值为null，编译单模块时，这个值为所编译模块的路径
TARGET_ARCH
- 表示编译目标的CPU架构
TARGET_ARCH_VARIANT
- 表示编译目标的CPU架构版本
TARGET_CPU_VARIANT
- 表示编译目标的CPU代号
TARGET_2ND_ARCH
- 表示编译目标的第二CPU架构
TARGET_2ND_ARCH_VARIANT
- 表示编译目标的第二CPU架构版本
TARGET_2ND_CPU_VARIANT
- 表示编译目标的第二CPU代号
HOST_ARCH
- 表示编译平台的架构
HOST_OS
- 表示编译平台的操作系统
HOST_OS_EXTRA
- 编译系统之外的额外信息
BUILD_ID
- BUILD_ID会出现在版本信息中，可以利用
OUT_DIR
- 编译结果输出的路径

这些变量中第二CPU是Android5.0才加入的，因为当运行64位环境的时候还要考虑32

对于环境变量的修改，可以放到产品的定义中，也可以临时的修改，比如：

make BUILD_ID="liuguilin"

这里写图片描述

4.Build系统的层次关系

我们lunch后，就是make了，make 后面可以接参数，也是编译过程的开始，make最终生成的也是zip以及各种img，Build会收集编译模块编译，然后复制二进制文件，产品配置文件等最后打包。

一套Android的源码能编译出多个不同的产品配置，我们反过来看，实际上我们也可以猜想到，源码的各个模块都是分开的，当我们选定了一个产品配置之后，Build会把他们拼接起来，我们来看下具体的工作流程：

在执行make后，实际上执行的是根目录/Makefile文件

include build/core/main.mk

这里写图片描述

可以看到，他里面就一行代码，执行了main.mk，我们查看main.mk就可以发现，他实际上是通过include将所有的mk都包含进来，最终在内存中形成一个编译脚本的集合，这才是最终形态的Makefile

Makefile是很庞大的，但是他主要由三种内容构成：变量定义，函数定义和目标，我们如果有必要，还是要看一下他们的亲戚关系：

这里写图片描述

这些mk文件的主要作用，我们来看下：

main.mk
- Build的主控文件，主要作用是包含其他mk，以及定义几个最重要的编译目标，同时检查编译工具的版本，90如gcc等
help.mk
- Build的帮助文件，输入make help会打印出相关的信息
config.mk
- Build的配置文件，主要是区分各个产品的配置，并将这些编译器参数引入产品配置BoardConfig.mk,同时也配置了一些编译器的路径等
pathmap.mk
- 给一些头文件所在的路径定义别名，将framework下的源码目录按类别引用
buildspec.mk
- 产品定义的参数，不常用
envsetup.mk
- 包含进product_config.mk文件并且根据其内容设置编译产品所需要的环境变量，并检查合法性，指定输出路径等
version_defaults.mk
- 定义系统版本相关的配置
build_id.mk
- 定义环境变量 BUILD_ID
product_config.mk
- 包含系统所有的AndroidProdut.mk文件，并根据当前的产品配置来设置相关的环境变量
product.mk
- 定义product_config.mk文件中使用的各种函数
combo/select.mk
- 根据环境变量的设置，指定对应的系统和架构总所使用的工具和路径
clang/config.mk
- 定义了LLVM编译器clang在不同架构下的路径和参数
dumpvar.mk
- 打印输出本次编译的配置结果
cleanbuild.mk
- 包含了源码中所有的CleanSoec.mk，定义编译目标dataclean和installclean
definitions.mk
- 定义了大量Build中使用的函数，如果熟悉这些函数，编写产品配置会清晰很多
dex_preopt.mk
- 定义了dex优化相关的路径和参数
pdk_config.mk
- 编译pdk的配置文件
post_clean.mk
- 比较当前系统的overlay目录和上一次build发生的变化
legacy_prebuilts.mk
- 定义系统orebuild模块列表
Makefile
- 系统最终编译完成所需要的各种目标和规则

总结：Build系统中定义了大量的编译变量，每一个都是很值得我们去了解熟悉的，虽然Google并没有给出太多的介绍。

5.分析main.mk文件

由于太多了，我们分段来分析

1.检查gun make 的版本号是否大于等于3.81，否则报错停止编译

# Check for broken versions of make.
# (Allow any version under Cygwin since we don't actually build the platform there.)
ifeq (,$(findstring CYGWIN,$(shell uname -sm)))
ifneq (1,$(strip $(shell expr $(MAKE_VERSION) \>= 3.81)))
$(warning ********************************************************************************)
$(warning *  You are using version $(MAKE_VERSION) of make.)
$(warning *  Android can only be built by versions 3.81 and higher.)
$(warning *  see https://source.android.com/source/download.html)
$(warning ********************************************************************************)
$(error stopping)
endif
endif

2.定义缺省的编译目标为“droid”,因此，命令make 相当于 “make droid”

# This is the default target.  It must be the first declared target.
.PHONY: droid
DEFAULT_GOAL := droid
$(DEFAULT_GOAL):

3.引入几个mk文件，注意 include和-include的区别，后者包含的文件如果不存在不会报错，前者会停止编译

# Targets that provide quick help on the build system.
include $(BUILD_SYSTEM)/help.mk

# Set up various standard variables based on configuration
# and host information.
include $(BUILD_SYSTEM)/config.mk

# This allows us to force a clean build - included after the config.mk
# environment setup is done, but before we generate any dependencies.  This
# file does the rm -rf inline so the deps which are all done below will
# be generated correctly
include $(BUILD_SYSTEM)/cleanbuild.mk

# Include the google-specific config
-include vendor/google/build/config.mk

VERSION_CHECK_SEQUENCE_NUMBER := 5
-include $(OUT_DIR)/versions_checked.mk

4.检查JAVA的版本是否是1.7或者1.6，不然则会报错推出，如果使用的版本是1.7，还要求必须是openJDK1.7版本

# Check for the correct version of java, should be 1.7 by
# default, and 1.6 if LEGACY_USE_JAVA6 is set.
ifeq ($(LEGACY_USE_JAVA6),)
required_version := "1.7.x"
required_javac_version := "1.7"
java_version := $(shell echo '$(java_version_str)' | grep '^java .*[ "]1\.7[\. "$$]')
javac_version := $(shell echo '$(javac_version_str)' | grep '[ "]1\.7[\. "$$]')
else # if LEGACY_USE_JAVA6
required_version := "1.6.x"
required_javac_version := "1.6"
java_version := $(shell echo '$(java_version_str)' | grep '^java .*[ "]1\.6[\. "$$]')
javac_version := $(shell echo '$(javac_version_str)' | grep '[ "]1\.6[\. "$$]')
endif # if LEGACY_USE_JAVA6

ifeq ($(strip $(java_version)),)
$(info ************************************************************)
$(info You are attempting to build with the incorrect version)
$(info of java.)
$(info $(space))
$(info Your version is: $(java_version_str).)
$(info The required version is: $(required_version))
$(info $(space))
$(info Please follow the machine setup instructions at)
$(info $(space)$(space)$(space)$(space)https://source.android.com/source/initializing.html)
$(info ************************************************************)
$(error stop)
endif

# Check for the current JDK.
#
# For Java 1.7, we require OpenJDK on linux and Oracle JDK on Mac OS.
# For Java 1.6, we require Oracle for all host OSes.
requires_openjdk := false
ifeq ($(LEGACY_USE_JAVA6),)
ifeq ($(HOST_OS), linux)
requires_openjdk := true
endif
endif


# Check for the current jdk
ifeq ($(requires_openjdk), true)
# The user asked for java7 openjdk, so check that the host
# java version is really openjdk
ifeq ($(shell echo '$(java_version_str)' | grep -i openjdk),)
$(info ************************************************************)
$(info You asked for an OpenJDK 7 build but your version is)
$(info $(java_version_str).)
$(info ************************************************************)
$(error stop)
endif # java version is not OpenJdk
else # if requires_openjdk
ifneq ($(shell echo '$(java_version_str)' | grep -i openjdk),)
$(info ************************************************************)
$(info You are attempting to build with an unsupported JDK.)
$(info $(space))
$(info You use OpenJDK but only Sun/Oracle JDK is supported.)
$(info Please follow the machine setup instructions at)
$(info $(space)$(space)$(space)$(space)https://source.android.com/source/download.html)
$(info ************************************************************)
$(error stop)
endif # java version is not Sun Oracle JDK
endif # if requires_openjdk

# Check for the correct version of javac
ifeq ($(strip $(javac_version)),)
$(info ************************************************************)
$(info You are attempting to build with the incorrect version)
$(info of javac.)
$(info $(space))
$(info Your version is: $(javac_version_str).)
$(info The required version is: $(required_javac_version))
$(info $(space))
$(info Please follow the machine setup instructions at)
$(info $(space)$(space)$(space)$(space)https://source.android.com/source/download.html)
$(info ************************************************************)
$(error stop)
endif

5.将变量VERSIONS_CHECKED 和 BUILD_EMULATOR写入out/versions_checked.mk，下次build时会重新包含这些文件

$(shell echo 'VERSIONS_CHECKED := $(VERSION_CHECK_SEQUENCE_NUMBER)' \
        > $(OUT_DIR)/versions_checked.mk)
$(shell echo 'BUILD_EMULATOR ?= $(BUILD_EMULATOR)' \
        >> $(OUT_DIR)/versions_checked.mk)

6.再包含3个mk

# Bring in standard build system definitions.
include $(BUILD_SYSTEM)/definitions.mk

# Bring in dex_preopt.mk
include $(BUILD_SYSTEM)/dex_preopt.mk

ifneq ($(filter user userdebug eng,$(MAKECMDGOALS)),)
$(info ***************************************************************)
$(info ***************************************************************)
$(info Do not pass '$(filter user userdebug eng,$(MAKECMDGOALS))' on \
       the make command line.)
$(info Set TARGET_BUILD_VARIANT in buildspec.mk, or use lunch or)
$(info choosecombo.)
$(info ***************************************************************)
$(info ***************************************************************)
$(error stopping)
endif

ifneq ($(filter-out $(INTERNAL_VALID_VARIANTS),$(TARGET_BUILD_VARIANT)),)
$(info ***************************************************************)
$(info ***************************************************************)
$(info Invalid variant: $(TARGET_BUILD_VARIANT)
$(info Valid values are: $(INTERNAL_VALID_VARIANTS)
$(info ***************************************************************)
$(info ***************************************************************)
$(error stopping)
endif

# -----------------------------------------------------------------
# Variable to check java support level inside PDK build.
# Not necessary if the components is not in PDK.
# not defined : not supported
# "sdk" : sdk API only
# "platform" : platform API supproted
TARGET_BUILD_JAVA_SUPPORT_LEVEL := platform

# -----------------------------------------------------------------
# The pdk (Platform Development Kit) build
include build/core/pdk_config.mk

7.如果变量ONE_SHOT_MAKEFLTE的值不为空，那么将他定义的文件包含进来，当编译一个单独的模块时，ONE_SHOT_MAKEFLTE的值会设为一个模块的make文件路径，如果值ONE_SHOT_MAKEFLTE为空，说明正在编译整个系统，因此，调用findleayes.py脚本搜索系统里所有的Android.mk文件并将它们包含进来

ifneq ($(ONE_SHOT_MAKEFILE),)
# We've probably been invoked by the "mm" shell function
# with a subdirectory's makefile.
include $(ONE_SHOT_MAKEFILE)
# Change CUSTOM_MODULES to include only modules that were
# defined by this makefile; this will install all of those
# modules as a side-effect.  Do this after including ONE_SHOT_MAKEFILE
# so that the modules will be installed in the same place they
# would have been with a normal make.
CUSTOM_MODULES := $(sort $(call get-tagged-modules,$(ALL_MODULE_TAGS)))
FULL_BUILD :=
# Stub out the notice targets, which probably aren't defined
# when using ONE_SHOT_MAKEFILE.
NOTICE-HOST-%: ;
NOTICE-TARGET-%: ;

# A helper goal printing out install paths
.PHONY: GET-INSTALL-PATH
GET-INSTALL-PATH:
    @$(foreach m, $(ALL_MODULES), $(if $(ALL_MODULES.$(m).INSTALLED), \
        echo 'INSTALL-PATH: $(m) $(ALL_MODULES.$(m).INSTALLED)';))

else # ONE_SHOT_MAKEFILE

ifneq ($(dont_bother),true)
#
# Include all of the makefiles in the system
#

# Can't use first-makefiles-under here because
# --mindepth=2 makes the prunes not work.
subdir_makefiles := \
    $(shell build/tools/findleaves.py --prune=$(OUT_DIR) --prune=.repo --prune=.git $(subdirs) Android.mk)

$(foreach mk, $(subdir_makefiles), $(info including $(mk) ...)$(eval include $(mk)))

endif # dont_bother

endif # ONE_SHOT_MAKEFILE

8.根据编译类型来设置ro.secure的属性

## user/userdebug ##

user_variant := $(filter user userdebug,$(TARGET_BUILD_VARIANT))
enable_target_debugging := true
tags_to_install :=
ifneq (,$(user_variant))
  # Target is secure in user builds.
  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.secure=1

  ifeq ($(user_variant),userdebug)
    # Pick up some extra useful tools
    tags_to_install += debug

    # Enable Dalvik lock contention logging for userdebug builds.
    ADDITIONAL_BUILD_PROPERTIES += dalvik.vm.lockprof.threshold=500
  else
    # Disable debugging in plain user builds.
    enable_target_debugging :=
  endif

  # Turn on Dalvik preoptimization for libdvm.so user builds, but only if not
  # explicitly disabled and the build is running on Linux (since host
  # Dalvik isn't built for non-Linux hosts).
  ifeq (,$(WITH_DEXPREOPT))
    ifeq ($(DALVIK_VM_LIB),libdvm.so)
      ifeq ($(user_variant),user)
        ifeq ($(HOST_OS),linux)
          WITH_DEXPREOPT := true
        endif
      endif
    endif
  endif

  # Disallow mock locations by default for user builds
  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.allow.mock.location=0

else # !user_variant
  # Turn on checkjni for non-user builds.
  ADDITIONAL_BUILD_PROPERTIES += ro.kernel.android.checkjni=1
  # Set device insecure for non-user builds.
  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.secure=0
  # Allow mock locations by default for non user builds
  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.allow.mock.location=1
endif # !user_variant

ifeq (true,$(strip $(enable_target_debugging)))
  # Target is more debuggable and adbd is on by default
  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.debuggable=1
  # Include the debugging/testing OTA keys in this build.
  INCLUDE_TEST_OTA_KEYS := true
else # !enable_target_debugging
  # Target is less debuggable and adbd is off by default
  ADDITIONAL_DEFAULT_PROPERTIES += ro.debuggable=0
endif # !enable_target_debugging

## eng ##

ifeq ($(TARGET_BUILD_VARIANT),eng)
tags_to_install := debug eng
ifneq ($(filter ro.setupwizard.mode=ENABLED, $(call collapse-pairs, $(ADDITIONAL_BUILD_PROPERTIES))),)
  # Don't require the setup wizard on eng builds
  ADDITIONAL_BUILD_PROPERTIES := $(filter-out ro.setupwizard.mode=%,\
          $(call collapse-pairs, $(ADDITIONAL_BUILD_PROPERTIES))) \
          ro.setupwizard.mode=OPTIONAL
endif
ifndef is_sdk_build
  # Don't even verify the image on eng builds to speed startup
  ADDITIONAL_BUILD_PROPERTIES += dalvik.vm.image-dex2oat-filter=verify-none
  # Don't compile apps on eng builds to speed startup
  ADDITIONAL_BUILD_PROPERTIES += dalvik.vm.dex2oat-filter=interpret-only
endif
endif

9.包含进post_clean.mk和legacypre_buildts.mk脚本，根据legacypre_buildts.mk中定义的变量GRANDFATHERED_ALL_PREBUILT检查是否有不在这个列表的prebuilt模块，如果有则报错推出

# Now with all Android.mks loaded we can do post cleaning steps.
include $(BUILD_SYSTEM)/post_clean.mk

ifeq ($(stash_product_vars),true)
  $(call assert-product-vars, __STASHED)
endif

include $(BUILD_SYSTEM)/legacy_prebuilts.mk
ifneq ($(filter-out $(GRANDFATHERED_ALL_PREBUILT),$(strip $(notdir $(ALL_PREBUILT)))),)
  $(warning *** Some files have been added to ALL_PREBUILT.)
  $(warning *)
  $(warning * ALL_PREBUILT is a deprecated mechanism that)
  $(warning * should not be used for new files.)
  $(warning * As an alternative, use PRODUCT_COPY_FILES in)
  $(warning * the appropriate product definition.)
  $(warning * build/target/product/core.mk is the product)
  $(warning * definition used in all products.)
  $(warning *)
  $(foreach bad_prebuilt,$(filter-out $(GRANDFATHERED_ALL_PREBUILT),$(strip $(notdir $(ALL_PREBUILT)))),$(warning * unexpected $(bad_prebuilt) in ALL_PREBUILT))
  $(warning *)
  $(error ALL_PREBUILT contains unexpected files)
endif

10.xxx

未完待续