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命令列構建 android apk

阿新 • • 發佈：2019-01-10

原文翻譯自：
https://www.hanshq.net/command-line-android.html

C語言程式

vim hello.c

#include <stdio.h>

int main()
{
        printf("Hello, world!\n");
        return 0;
}

gcc hello.c
./a.out

然而，對於Android，編寫Hello World的官方方法是啟動Android Studio ，使用其嚮導建立新專案，然後在幾分鐘內自動生成和構建應用程式。

這當然是為了方便開發人員，但對於想知道發生了什麼的人來說，這會讓事情變得困難。 究竟發生了什麼？ 以下哪些檔案對於Hello World來說真的是必需的？

也許這是我說話的控制狂（程式設計師對他們的程式的一個很好的特質），但我不覺得不理解如何構建我自己的程式。

以下是關於如何從命令列手動構建Android應用程式的說明。 這些說明適用於Linux，但它們應該很容易適應Mac或Windows。 完整的原始碼和構建指令碼可在command_line_android.tar.gz中找到 。

安裝開發工具

Android應用程式通常用Java編寫，因此構建它們需要安裝Java Development Kit（JDK）。 當前版本的Android工具需要Java 8，我從這裡下載，提取並放在我的PATH上，如下所示：

tar zxf jdk-8u112-linux-x64.tar.gz
export
 
 JAVA_HOME=${HOME}/jdk1.8.0_112
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH

Android軟體開發工具包（SDK）中提供了Android特定工具。 通常，這是在安裝Android Studio時安裝的，但我們也可以自己安裝（請參閱Android Studio下載頁面上的 “獲取命令列工具”部分）：

curl -O https://dl.google.com/android/android-sdk_r24.4.1-linux.tgz
tar zxf android-sdk_r24.4.1-linux.tgz

不幸的是，該檔案不包含我們需要的所有內容，如SDK Readme.txt中所述 ：

Android SDK存檔最初僅包含基本SDK工具。 不包含Android平臺或任何第三方庫。
事實上，它甚至沒有開發應用程式所需的所有工具。
要開始開發應用程式，必須安裝Platform-tools以及至少一個版本的Android平臺，使用SDK Manager。

我們需要的是構建工具 （用於aapt dx和apksigner），用於定位的Android平臺（我將使用版本16）和平臺工具 （用於adb ）。

我們可以直接安裝它們（檔名在repository-11.xml中找到），而不是像上面建議的那樣使用SDK Manager：

curl -O https://dl.google.com/android/repository/build-tools_r25-linux.zip
unzip build-tools_r25-linux.zip
mkdir android-sdk-linux/build-tools
mv android-7.1.1 android-sdk-linux/build-tools/25.0.0

curl -O https://dl.google.com/android/repository/android-16_r05.zip
unzip android-16_r05.zip
mv android-4.1.2 android-sdk-linux/platforms/android-16

curl -O https://dl.google.com/android/repository/platform-tools_r25-linux.zip
unzip platform-tools_r25-linux.zip -d android-sdk-linux/

The Hello World Program

我們的Hello World程式包含三個檔案：應用程式清單，佈局和活動。

應用清單如下所示（ AndroidManifest.xml ）。 它指定應用程式的名稱，它所針對的Android API等.apect -filter元素將MainActivity設定為程式的主要入口點。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
          package="net.hanshq.hello"
          versionCode="1"
          versionName="0.1">
    <uses-sdk android:minSdkVersion="16"/>
    <application android:label="Hello">
        <activity android:name=".MainActivity">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN"/>
                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER"/>
            </intent-filter>
        </activity>
    </application>
</manifest>

下面是佈局檔案（ res/layout/activity_main.xml ）。 它定義了在我們的程式中使用的UI元素。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:gravity="center"
    android:orientation="vertical">

    <TextView
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:id="@+id/my_text"/>
</LinearLayout>

最後， Activity實現如下：（ java/net/hanshq/hello/MainActivity.java ）

package net.hanshq.hello;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        TextView text = (TextView)findViewById(R.id.my_text);
        text.setText("Hello, world!");
    }
}

Building

我們將使用shell變數更方便地引用我們之前安裝的SDK。所有構建工件都將放在我們在此建立的構建目錄的子目錄中。

SDK="${HOME}/android-sdk-linux"
BUILD_TOOLS="${SDK}/build-tools/25.0.0"
PLATFORM="${SDK}/platforms/android-16"
mkdir -p build/gen build/obj build/apk

第一個構建步驟是生成R.java檔案，該檔案用於引用資源（例如上面的R.id.my_text ）。 這是使用Android資產包裝工具完成的， aapt ：

"${BUILD_TOOLS}/aapt" package -f -m -J build/gen/ -S res \
      -M AndroidManifest.xml -I "${PLATFORM}/android.jar"

他將建立 build/gen/net/hanshq/hello/R.java.

-f標誌使aapt覆蓋任何現有的輸出檔案， -m使它在輸出目錄下建立包目錄， -J使它生成R.java檔案並設定輸出目錄。 -S指出資源目錄， -M指定清單， -I將平臺.jar新增為“包含檔案”。

現在所有Java程式碼都準備好了，我們可以使用javac編譯它：

javac -source 1.7 -target 1.7 -bootclasspath "${JAVA_HOME}/jre/lib/rt.jar" \
      -classpath "${PLATFORM}/android.jar" -d build/obj \
      build/gen/net/hanshq/hello/R.java java/net/hanshq/hello/MainActivity.java

（ 1.7和-bootclasspath用於發出Java 7位元組程式碼，這是Android工具所期望的，儘管使用的是JDK版本8.）

Java編譯器建立了包含Java虛擬機器位元組程式碼的.class檔案。 然後必須使用dx工具將其轉換為Dalvik位元組程式碼：

"${BUILD_TOOLS}/dx" --dex --output=build/apk/classes.dex build/obj/

有一套新的Android工具， jack ，可以直接將Java程式碼編譯成Dalvik位元組碼。也許這將成為未來的工作方式。）

然後，我們再次使用aapt工具將 build/apk/目錄的內容以及清單和資源打包到Android應用程式包（APK）檔案中：

"${BUILD_TOOLS}/aapt" package -f -M AndroidManifest.xml -S res/ \
      -I "${PLATFORM}/android.jar" \
      -F build/Hello.unsigned.apk build/apk/

該應用程式現已構建，但APK檔案需要在任何裝置允許執行之前進行簽名 ，即使在除錯模式下也是如此，如果我們想要在Play商店中釋出它，則需要zipaligned。

首先，我們執行zipalign工具，它將APK中的未壓縮檔案與4位元組邊界對齊，以便更容易地進行記憶體對映：

"${BUILD_TOOLS}/zipalign" -f -p 4 \
      build/Hello.unsigned.apk build/Hello.aligned.apk

然後我們使用Java keytool建立一個金鑰庫和金鑰進行簽名：

keytool -genkeypair -keystore keystore.jks -alias androidkey \
      -validity 10000 -keyalg RSA -keysize 2048 \
      -storepass android -keypass android
What is your first and last name?
  [Unknown]:
What is the name of your organizational unit?
  [Unknown]:
What is the name of your organization?
  [Unknown]:
What is the name of your City or Locality?
  [Unknown]:
What is the name of your State or Province?
  [Unknown]:
What is the two-letter country code for this unit?
  [Unknown]:
Is CN=Unknown, OU=Unknown, O=Unknown, L=Unknown, ST=Unknown, C=Unknown correct?
  [no]:  yes

並使用該金鑰與apksigner簽署我們的應用程式：

"${BUILD_TOOLS}/apksigner" sign --ks keystore.jks \
      --ks-key-alias androidkey --ks-pass pass:android \
      --key-pass pass:android --out build/Hello.apk \
      build/Hello.aligned.apk

在這裡插入圖片描述

使用native程式碼

雖然Android應用程式通常用Java編寫，但它們也可以包含本機程式碼，即機器程式碼直接由裝置的處理器執行。 這對於效能很有用，因為它可以消除執行Java程式碼的開銷，並且可移植性，因為它打開了用其他語言編寫的程式碼的平臺。

在我們的程式中新增本機程式碼使得構建起來有點困難，但事實並非如此。

Android Native Development Kit （NDK）提供了用於為Android構建C和C ++程式碼的編譯器和庫。 它可以像這樣安裝：

curl -O https://dl.google.com/android/repository/android-ndk-r13b-linux-x86_64.zip
unzip android-ndk-r13b-linux-x86_64.zip
NDK="${HOME}/android-ndk-r13b"

我們設定了更多shell變數來指向我們將使用的特定工具鏈:(如果你不使用Linux，你會想要其他一個預建目錄）

ARM_TOOLCHAIN="${NDK}/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/"
ARM_TOOLCHAIN+="linux-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-gcc"

X86_TOOLCHAIN="${NDK}/toolchains/x86-4.9/prebuilt/"
X86_TOOLCHAIN+="linux-x86_64/bin/i686-linux-android-gcc"

我們將更新我們的Activity以使用Java Native Interface （另請參閱Android JNI Tips ）獲取新方法getMessage（） ，並使用該方法設定TextView的文字。 本機方法將由名為hello的庫實現，我們在靜態初始化程式塊中載入System.loadLibrary ：

package net.hanshq.hello;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity {
    static {
        System.loadLibrary("hello");
    }

    public native String getMessage();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        TextView text = (TextView)findViewById(R.id.my_text);
        text.setText(getMessage());
    }
}

hello庫必須提供getMessage方法的本機實現。 要弄清楚C函式簽名對應於Java方法，我們使用javah工具：

javah -classpath "${PLATFORM}/android.jar:build/obj" \
      -o /tmp/jni.h net.hanshq.hello.MainActivity
grep -A1 _getMessage /tmp/jni.h
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_net_hanshq_hello_MainActivity_getMessage
  (JNIEnv *, jobject);

我們在hello.c中實現它：

#include <stdlib.h>
#include <jni.h>

static const char *const messages[] = {
        "Hello, world!",
        "Hej världen!",
        "Bonjour, monde!",
        "Hallo Welt!"
};

JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_net_hanshq_hello_MainActivity_getMessage(JNIEnv *env, jobject obj)
{
        int i;

        i = rand() % (sizeof(messages) / sizeof(messages[0]));

        return (*env)->NewStringUTF(env, messages[i]);
}

C檔案被編譯到共享庫libhello.so中 （注意額外的lib字首）。 我們為ARMv7構建一個，為X86構建一個，以支援大多數裝置和模擬器，並將它們放在APK的lib/目錄下：

mkdir -p build/apk/lib/armeabi-v7a build/apk/lib/x86

"${ARM_TOOLCHAIN}" --sysroot="${NDK}/platforms/android-16/arch-arm" \
      -march=armv7-a -mfpu=vfpv3-d16 -mfloat-abi=softfp -Wl,--fix-cortex-a8 \
      -fPIC -shared -o build/apk/lib/armeabi-v7a/libhello.so jni/hello.c

"${X86_TOOLCHAIN}" --sysroot="${NDK}/platforms/android-16/arch-x86" \
      -fPIC -shared -o build/apk/lib/x86/libhello.so jni/hello.c

（請參閱ABI管理文件，其中ABI可以用NDK作為目標，並在哪個lib/目錄下放置.so檔案.ARM編譯器標誌的靈感來自$ {NDK}/build/core/toolchains/arm-linux -androideabi-4.9/setup.mk 。）

為了構建APK，我們重複上面的構建步驟（ aapt一直到apksigner ）。 可以使用jar工具檢查APK的內容：

$ jar tf build/Hello.apk
AndroidManifest.xml
classes.dex
lib/armeabi-v7a/libhello.so
lib/x86/libhello.so
res/layout/activity_main.xml
resources.arsc
META-INF/ANDROIDK.SF
META-INF/ANDROIDK.RSA
META-INF/MANIFEST.MF

該檔案應包含清單，轉換為DEX格式的Java類，我們的兩個本機.so檔案，raw（ activity_main.xml ）和二進位制（ resources.arsc ）形式的應用程式資源。 META-INF目錄包含JAR檔案清單和加密簽名。

執行時，應用程式如下所示：

在這裡插入圖片描述

For a larger example, see the Othello project.

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