窥探 Android 应用打包流程：不同步骤的作用和工具详解

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前言

前一段时间，在阅读安卓资源检查插件代码时，发现资源扫描时用到了ARSC 文件，相关的知识已然忘记，再学习复习一遍，记录如下。首先是精华总结，提前放置，熟悉可不看该文章：

Android应用打包流程大致分为六个主要步骤：资源文件打包、aidl文件处理、Java源代码编译、生成.dex文件、生成未签名的APK、对APK进行签名和对齐处理。

1. 资源文件打包：使用Android Asset Packaging Tool (AAPT) 将项目中的 AndroidManifest.xml 文件和 res 目录下的资源文件打包成已编译资源，并生成 R.java 资源索引表和 .arsc 资源文件。
2. aidl 文件处理：如果有 aidl 文件，使用 Android Interface Definition Language (AIDL) 工具将其打包成 Java 接口类。
3. Java源代码编译：使用 Java 编译器将 R.java、工程中所有的 Java 代码和 aidl.java 编译成 .class 文件，这些文件位于 bin/classes 目录下。
4. 生成 .dex 文件：使用 dx 工具将 bin/classes 目录下的 .class 文件和第三方 jar 或库文件打包成 .dex 文件。这是一个可供 Dalvik 虚拟机执行的文件，其中包含所有的 Java 代码和编译后的资源。
5. 生成未签名的 APK：使用 apkbuilder 工具将未编译的资源、已编译资源和 .dex 文件打包成一个完成的 APK 文件。
6. 对 APK 进行签名和对齐处理：使用 jarsigner 工具验证签名，并将签名后的 APK 保存到新文件中。然后，使用 zipalign 工具对 APK 文件进行优化，以减少在设备运行时内存使用。这一步骤会生成一个对齐的、已签名的 APK 文件，可供发布和安装。**

需要注意的是，不同版本的 Android 构建工具和 Gradle 插件可能会有一些差异，但总体上来说，打包流程基本相同。此外，基于 NDK 的应用可能需要进行一些额外的打包步骤。理解打包流程可以帮助开发人员更好地优化应用程序，并提高应用的性能和稳定性。

首先附上官网的安卓构建流程图：

典型 Android 应用模块的构建流程通常依循下列步骤：

1.编译器将您的源代码转换成 DEX 文件，将所有其他内容转换成已编译资源。

2.APK 打包器将 DEX 文件和已编译资源合并成单个 APK。

3.APK 打包器使用调试或发布密钥库签署您的 APK：

4.在生成最终 APK 之前，打包器会使用 zipalign 工具对应用进行优化，减少在设备运行时内存。

Google官方发布的一张非常经典的Apk打包流程图比上面官网的更详细。接下来会将基于下图的流程进行简单分析：

一 打包资源文件

资源文件（res文件夹下的文件）通过 AAPT（Android Asset Packaging Tool）(…/Android/sdk/build-tools/25.0.0/aapt)。打包生成R.java类（资源索引表）以及.arsc资源文件。

在这个过程中，项目中的AndroidManifest.xml文件和布局文件XML都会编译，然后生成相应的R.java，另外AndroidManifest.xml会被aapt编译成二进制。
存放在APP的res目录下的资源，该类资源在APP打包前大多会被编译，变成二进制文件，并会为每个该类文件赋予一个resource id。对于该类资源的访问，应用层代码则是通过resource id进行访问的。Android应用在编译过程中aapt工具会对资源文件进行编译，并生成一个resource.arsc文件，resource.arsc文件相当于一个文件索引表，它可以帮助系统根据资源 ID（R文件里的） 快速找到资源。

注：有关arsc的详细知识可看Android 逆向笔记 —— ARSC 文件格式解析

经过aapt生成的R文件占4个字节:

public static final int design_appbar_state_list_animator=0x7f020000;

• 第一位字节0x7f表示packageID,用来限定资源的来源。系统资源包是ox01，SharedLibrary类型资源包是0x00， 普通App包则是0x7f；
• 次一位字节02表示typeID，用来表示资源类型，如drawable、layouts、anims、color、menu等；
• 后2字节0000表示EvtryID，指的是每一个资源在对应的TypID中出现的顺序。

aapt生成的.arsc资源文件对应我们将apk解压（apk本质是一个zip压缩包）得到的Resources.arsc，它实际上就是App的资源索引表。简单来说，通过R.java文件与Resources.arsc就可以定位到资源的内存地址。

aapt 编译源码的入口在 frameworks/base/tools/aapt/Main.cpp ，其中对 assert文件夹路径、res文件夹路径、AndroidManifest文件等会采取不同的策略

对asset目录下的资源不进行编译，assets目录下的资源会被原封不动的打入apk中，也就是说assets不会被压缩；aapt会对res下drawable资源进行压缩处理（raw目录下除外）

二 处理 aidl files

如果有aidl文件，会通过aidl工具（源碼位于system/tools/aidl）。打包成java接口类

这一过程中使用到的工具是aidl（Android Interface Definition Language），即Android接口描述语言（…/Documents/Android/sdk/build-tools/25.0.0/aidl）。
aidl工具解析接口定义文件然后生成相应的Java代码接口供程序调用。如果在项目没有使用到aidl文件，则可以跳过这一步。

AIDL(Android Interface Definition Language)，是Android接口定义语言。目的是为了方便实现进程间通信，尤其是在涉及多进程并发情况下的进程间通信。它的本质是对Binder通信的封装。

三 编译（Compilers）

R.java+工程源码(项目中所有的Java代码)+aidl.java 通过javac生成 .class文件。

生成的class文件位于工程中的bin/classes目录下。

四 dex（生成dex文件）

源码.class文件和第三方jar或者library通过dx工具打包成dex文件。

dx工具生成可供Android系统Dalvik虚拟机执行的classes.dex文件，该工具位于（…/Documents/Android/sdk/build-tools/25.0.0/dx）。
任何第三方的libraries和.class文件都会被转换成.dex文件。dx工具的主要工作是将Java字节码转成成Dalvik字节码、压缩常量池、消除冗余信息等。

AndroidStudio有提供 proguard、D8、R8等工具来处理这一流程。Android 还会针对 Dalvik 虚拟机和 Art 虚拟机对dex进行优化

dexopt 是对 dex 文件 进行 verification 和 optimization 的操作，其对 dex 文件的优化结果变成了 odex 文件，这个文件和 dex 文件很像，只是使用了一些优化操作码（譬如优化调用虚拟指令等）。

dex2oat 是对 dex 文件的 AOT 提前编译操作，其需要一个 dex 文件，然后对其进行编译，结果是一个本地可执行的 ELF 文件，可以直接被本地处理器执行。

五 apkbuilder（生成未签名apk）

apkbuilder工具会将所有没有编译的资源、.arsc资源、.dex文件打包到一个完成apk文件中

所有没有编译的资源，如images、assets目录下资源（该类文件是一些原始文件，APP打包时并不会对其进行编译，而是直接打包到APP中，对于这一类资源文件的访问，应用层代码需要通过文件名对其进行访问）；编译过的资源和.dex文件都会被apkbuilder工具打包到最终的.apk文件中。
打包的工具apkbuilder位于 android-sdk/tools目录下。apkbuilder为一个脚本文件，实际调用的是（…/Documents/Android/sdk/tools/lib）文件中的com.android.sdklib.build.ApkbuilderMain类。

六 Jarsigner（签名）

jarsigner工具会对未签名的apk验证签名。得到一个签名后的apk（signed.apk）

可以通过在命令行中输入jarsigner来获取详情信息，如果沒有特殊需求，使用下面命令即可完成签名

jarsigner -verbose -keystore [私钥存放路径] -signedjar [签名后文件存放路径] [未签名的文件路径] [您的证书名称]

一旦APK文件生成，它必须被签名才能被安装在设备上。

七 zipalign（对齐）

zipAlign工具对6中的signed.apk进行对齐处理

如果你发布的apk是正式版的话，就必须对APK进行对齐处理，用到的工具是zipalign（…/Documents/Android/sdk/build-tools/25.0.0/zipalign.exe） 对齐的主要过程是将APK包中所有的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文件时的速度会更快。对齐的作用就是减少运行时内存的使用。
所谓对齐，主要过程是将APK包中所有的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文件时的速度会更快。对齐的作用主要是为了减少运行时内存的使用。

工具列表总结

主要参考：

https://blog.csdn/qq_21480607/article/details/97912928

https://blog.csdn/u012551350/article/details/98871301

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