Android系統編譯

系統架構

Android是Google公司推出的一款智慧手機平臺，該平臺本身是基於Linux核心的，下面是系統的架構圖：

從圖中可以看到，Andoid系統大體可以分為四層，從上往下依次是：

Linux核心層：包含Linux核心和一些驅動模組（比如USB驅動、Camera驅動、藍芽驅動等）。

Libraris層：動態庫（共享庫）、Android執行時庫，Dalvik虛擬機器等，可以稱為Native層。

Framework層：基本上由Java語言編寫，它是Android平臺上Java世界的基石。

Application層：與使用者直接互動的就是該層的應用程式，都是由Java語言開發的。

Java雖具有與平臺無關的特性，但Java和具體平臺之間的隔離是由JNI層來實現的，Java通過JNI層呼叫Linux系統的功能來完成相應的功能。

以下是所有要分析的模組，也遵循Android的系統架構：

搭建編譯環境

準備工作

硬體要求

64位的作業系統只能編譯2.3.x以上的版本，所以2.3.x以下的版本需要使用32位作業系統。

磁碟的空間保持在200GB以上，編譯會佔用大量的硬碟空間。

軟體要求

在AOSP開源中,主分支使用Ubuntu長期版本開發和測試的，因此推薦使用Ubuntu進行編譯，下面列出不同版本的Ubuntu能夠編譯哪些Android版本：

除了作業系統外，JDK的版本也需要注意：

搭建Android系統開發環境，我們這裡如下版本的工具：

虛擬機器：VMware-workstation-full-15.5.0

Linux系統：ubuntu-14.04.6-desktop-amd64（磁碟空間300G）

連線工具：FinalShell或xShell

Android系統：Android 4.4 API19 - KITKAT

JDK版本：jdk-6u45-linux-x64

安裝VMware虛擬機器並載入Ubuntu系統後，再來安裝相應的軟體。

如果安裝最新Android系統開發環境，使用如下配置：

虛擬機器：VMware-workstation-full-15.5.0

Linux系統：ubuntu-18.10-desktop-amd64（磁碟空間300G）

連線工具：FinalShell或xShell

Android系統：Android 10.0

JDK版本：OpenJDK8

VIM編輯器

安裝VIM編輯器命令如下：

sudo apt-get install vim-gtk

SSH安裝

一般Ubuntu都會預設安裝openssh-client,但是沒有安裝openssh-server。

安裝ssh伺服器

sudo apt install openssh-server

安裝ssh客戶端

sudo apt install openssh-client

配置ssh客戶端，去掉PasswordAuthentication yes前面的#號，儲存退出

sudo vim /etc/ssh/ssh_config

配置ssh伺服器，把PermitRootLogin prohibit-password改成PermitRootLogin yes，儲存退出。

sudo vim /etc/ssh/sshd_config

重啟ssh服務

sudo /etc/init.d/ssh restart

Root使用者設定

由於許可權問題建議開啟Root使用者，命令如下：

sudo passwd root

然後輸入兩次密碼即可完成Root使用者的設定。

JDK的安裝

由於這裡要使用Android 4.4的系統，所以JDK必須選擇1.6的版本，安裝的流程如下：

1） 在/usr/local目錄下建立java資料夾，並將下載好的jdk-6u45-linux-x64.bin上傳到java資料夾下：

sudo mkdir java

2）安裝上傳的JDK檔案

sudo chmod +x jdk-6u45-linux-x64.bin
sudo ./jdk-6u45-linux-x64.bin

3）設定jdk的環境變數，編輯profile檔案：

vim /etc/profile

在profile檔案的最後新增如下配置：

JAVA_HOME=/usr/local/java/jdk1.6.0_45
JRE_HOME=/usr/local/java/jdk1.6.0_45/jre
CLASS_PATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar:$JRE_HOME/lib
PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME/bin

然後更新環境變數的配置資訊

source /etc/profile

最後輸入如下指令來檢視JDK是否安裝和配置成功：

java -version

輸出結果如下：

Git的安裝

1） 檢查git是否安裝，輸入git version命令即可，如果沒有安裝則可以使用如下命令安裝：

sudo apt-get install git

使用apt-get安裝的軟體一般存放在臨時檔案以xxx.deb存在，如果想檢視軟體的安裝位置，可以使用如下命令：

dpkg -L git

2） 配置git的賬戶名和密碼資訊

git config --global user.name "Your Name"
git config --global user.email "[email protected]"

3）建立倉庫資料夾，這裡建立android目錄，在目錄中放入README.md檔案，並進行初始化操作

cd ../../
sodu mkdir android
cd android
git init

4）現在倉庫就初始化完成，後續需要新增遠端倉庫地址、拉取程式碼或者pull和push的操作都比較簡單，常用命令如下：

git commit -m "init commit"
git remote add origin https://github.com/xxx.git
git push origin master
或者直接clone已經存在的倉庫
git clone https://github.com/xxx.git

原始碼下載

Repo是Google開發的用於管理Android版本庫的一個工具。repo並不是用來取代Git，而是用Python對Git進行了一定的封裝，簡化了對多個Git版本庫的管理。對應repo管理的任何一個版本庫，都需要使用Git命令進行操作。

首先安裝下載clientgit curl，如果已經存在可以不下載

sudo apt-get install curl git

下面的操作出現任何問題請參考：

https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/AOSP/

Repo工具

下載 repo 工具:

mkdir ~/bin
export PATH=~/bin:$PATH
curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo
chmod a+x ~/bin/repo

如果google的地址下載失敗或無法下載，更改root下的repo的REPO_URL ：

REPO_URL = 'https://gerrit-googlesource.proxy.ustclug.org/git-repo'

Python下載

一般Linux系統，這裡是ubuntu系統會自帶python環境，如果版本Python版本低於3.5則需要調整預設版本。

whereis python		# 檢視ubuntu系統中所有的python版本

因為我們需要的python版本為3.5，此時版本低於3.5的話，我們需要安裝3.5或高於3.5的版本。

如果我們的Python版本低於3.6，我們可以將安裝過程的第“2”個步驟，替換為：

curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo-1 > ~/bin/repo
chmod a+x ~/bin/repo

支援 Python 2.7 的舊版 Repo 啟動器。該啟動器不會無限期有效。

也可以重新安裝python3.6，如果下載過程中超時的話，更換下載的源地址來下載：進入/etc/apt 先備份sources.list，然後改成如下內容：

# 預設註釋了原始碼映象以提高 apt update 速度，如有需要可自行取消註釋
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ trusty main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ trusty main main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ trusty-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ trusty-security main restricted universe multiverse

# 預釋出軟體源，不建議啟用
# deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ trusty-proposed main restricted universe multiverse

使用如下命令來安裝新的python版本

sudo add-apt-repository ppa:deadsnakes/ppa
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3.6

最後，通過命令來設定python新版本的優先順序即可

python --version
update-alternatives --list python
sudo update-alternatives --install /usr/bin/python python /usr/bin/python2.7  1
sudo update-alternatives --install /usr/bin/python python /usr/bin/python3.4  2
sudo update-alternatives --install /usr/bin/python python /usr/bin/python3.6  3

替代成後我們可以選擇刪除或保留不需要的版本

update-alternatives --remove python /usr/bin/python3.4 
rm -rf /data/logs
ln -s  /temp/logs /data/logs

原始碼同步

在下載原始碼前，我們需要在如下網站選擇相應的Android版本

https://source.android.com/setup/start/build-numbers#source-code-tags-and-builds

選擇相應的版本後，輸入如下命令進行初始化：

mkdir ~/bin
PATH=~/bin:$PATH
curl https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo -o repo
chmod +x repo
apt-get install phablet-tools
# 初始化操作，後面-b引數是相應的版本號
repo init -u https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/AOSP/platform/manifest -b android-4.4.2_r1

repo的執行過程中會嘗試訪問官方的git源更新自己，如果想使用tuna的映象源進行更新，可以將如下內容複製到你的~/.bashrc裡

export REPO_URL='https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo'

如果出現repo has been initialized in xxx 說明成功了，此時直接同步即可:

repo sync

目前使用清華的源下載速度只能達到4-5m，使用科大的源大概在40-50m左右。具體可以參考下面的網站：

https://mirrors.ustc.edu.cn/help/aosp.html // 科大源
https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/AOSP/ // 清華源

編譯和執行

編譯原始碼

1）新增需要用到的依賴

sudo apt-get install libx11-dev:i386 libreadline6-dev:i386 libgl1-mesa-dev g++-multilib 
sudo apt-get install -y git flex bison gperf build-essential libncurses5-dev:i386 
sudo apt-get install tofrodos python-markdown libxml2-utils xsltproc zlib1g-dev:i386 
sudo apt-get install dpkg-dev libsdl1.2-dev libesd0-dev
sudo apt-get install git-core gnupg flex bison gperf build-essential  
sudo apt-get install zip curl zlib1g-dev gcc-multilib g++-multilib 
sudo apt-get install libc6-dev-i386 
sudo apt-get install lib32ncurses5-dev x11proto-core-dev libx11-dev 
sudo apt-get install libgl1-mesa-dev libxml2-utils xsltproc unzip m4
sudo apt-get install lib32z-dev ccache

2）初始化編譯環境

source build/envsetup.sh

執行完成會出現如下圖示：

3）選擇編譯目標，就是選擇編譯出來的映象執行在什麼樣的裝置上

lunch

如下圖所示：

通過make指令進行程式碼編譯，通過-j引數設定參與編譯的執行緒數量來提高編譯速度：

make -j4

如果中途出現錯誤很可能是檔案同步不完全造成的，多同步幾次即可。然後進入漫長的等待......

至此，Android4.4系統編譯完成，接下來在模擬器上執行該系統。然後在桌面命令列中執行如下命令即可執行：

emulator

錯誤記錄

1、emulator: command not found

source build/envsetup.sh
lunch

2、SDL init failure, reason is: No available video device

不要在ssh命令列輸入，需要在XWindow桌面的命令列中輸入emulator即可

3、emulator: ERROR: No initial system image for this configuration!

問題原因是由於沒有編譯成功，重新編譯

閱讀原始碼

由於訪問國外的網站需要合理上網，這裡提供國內線上閱讀Android原始碼的網站：

http://androidxref.com/

編譯命令

Android編譯有一套自己的規則，主要利用mk檔案，主要包含三個命令用於編譯：make、mmm、mm。

make：不帶任何引數，用於編譯整個系統，編譯時間較長。也可以帶引數來編譯單個模組，比如make MediaProvider，由於會編譯該模組的依賴模組，所以比較耗時。（一般用於只知道模組名的情況下）

mmm packages/providers/MediaProvider：用於編譯指定目錄下的模板模組，不會編譯該模組的依賴模組。

mm：編譯當前目錄下的模組，只編譯當前模組，需要通過cd切換到當前目錄下。

一般編譯方式都使用增量編譯，只編譯發生變化的模板檔案，如果想編譯所有模板檔案則使用-B選項引數即可。

下面是一些常用模組的編譯命令列表：

make命令編譯framework-res.apk和framework.jar兩個模組，它們編譯的結果在out/target/product/generic/system/framework下。

利用adb命令將這兩個檔案push到手機的system/framework命令下即可替換舊的檔案。（測試新模組前，需要殺掉所有使用該模組的程序）