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Android Makefile and build system 分析

編輯：Android開發實例

前言：預計未來一致兩年內移動互聯網將會有很大的發展，必將孕育很多的機會，而Google 推出的Android 手機操作系統無疑將是移動互聯網中的明星。由於其是開源系統，很有必要對此進行深入研究。工欲善其事，必先利其器。Makefile無疑是打開系統架構的一扇窗戶。但因Android的Makefile (build system)文件眾多，架構復雜，分析起來較為困難。本文梳理了build system的大致脈絡，希望對build system感興趣的同學們有所幫助。 1. Android Makefile & build system 概述 Makefile文件用來告訴make命令需要怎麼樣的去編譯和鏈接程序。在編譯時，需要根據編譯環境和編譯目標選擇編譯工具，編譯參數，以及選擇編譯安裝哪些模塊。同時Makefile 指定了構建目標所需的依賴性以及生成規則。在Android中，主要的Makefile文件存在於build/core/目錄下，它的表現形式為多個後綴為mk的文件組成，也稱為build system。Android build system 主要有兩大部分構成：配置部分，目標構建部分。Build system的主流程文件為build/core/main.mk文件。 Android build system在設計中考慮了如下方面，具有良好的擴展性。 a) 增添子模塊編譯 b) 多CPU架構 – ARM/PPC(maybe)/X86(maybe) c) 多語言編譯 – C/C++/Java d) 多目標 – static lib/share lib/execute/Java/Java library e) 多發布版本本文也將就圍繞這些特性做進一步分析。 2. Build system 配置部分 配置部分主要完成以下幾個工作： a) 基於Android 產品的配置（product config）：選擇構建安裝的運行程序 (user package) b) 設置target 等相關變量TARGET_ARCH, TARGET_OS, TARGET_BUILD_TYPE, TARGET_PREBUILT_TAG c) 根據編譯環境設置host等相關變量 HOST_OS, HOST_ARCH, HOST_BUILD_TYPE, HOST_PREBUILT_TAG d) 編譯target上運行程序所需的工具鏈及編譯參數設置，如linux-arm-cc，cflag，include目錄等。 e) 編譯host上運行程序所需的工具鏈及編譯參數設置。下圖簡要介紹了Android build system的配置部分的主要構成及相互關系。 多發布版本的支持 Android 會被不同的廠商所采用，他們內置的packages(應用程序)相應也會有差別。AndroidProducts.mk文件即為Android build system提供給廠商的接口文件。通過此文件即可定義所需編譯和安裝的packages（也即應用程序）。缺省選項是generic。為了更容易的擴展，Android定義了基本package(core.mk)和通用package(generic.mk)，通用package包含基本package。同時Android還實現了一個繼承函數（inherit-product）。通過繼承通用package，可以很容易的配置所需編譯和安裝的package。 多CPU架構的擴展 Config.mk文件中會設置combo_target為不同的變量，然後include select.mk文件。在select.mk文件中，會根據OS和CPU架構選擇相應的mk文件，在這些相應的mk文件中，又定義了編譯目標程序所需的工具鏈及編譯參數。目前從combo目錄下看，target上不支持PPC架構。但如果要想支持PPC架構的話，只需在combo目錄下創建PPC的mk文件，在其中定義工具鏈和參數即可。 3. build system 目標構建部分 目標構建部分的主要工作就是選擇所需構建的目標，確定它們所需依賴的目標，然後根據規則來構建最終的目標。說起來簡單，可是在實際中就需要考慮很多問題了。 a) 作為一個設計優秀的Framework，如何方便的添加子模塊？ b) 在Android系統中，有多種編程語言的存在，它們的編譯工具各不相同。即使同一種語言，如C語言，也存在host 和target的差別，編譯器也不同。如何選擇不同的工具進行模塊的構建？ c) 在Android系統中，存在不同種類的構建目標：有可執行文件，static library, dynamic library，java library，java。如何構建這些不同的目標？下圖簡要介紹了Android build system的構建部分的主要構成及相互關系在main.mk中，非常關鍵的一個步驟就是找到TOP目錄下所有Android.mk文件，並include 它們。在Include的過程中，就會確定子模塊的構建目標，類型，和規則。 Android.mk就是build system提供給子模塊的借口文件。Android.mk有下面幾個關鍵詞： LOCAL_SRC_FILES – 指定模塊的源文件 LOCAL_MODULE – 指定所需構建的目標名 include 構建類型對應的文件 – 例如想構建在target上運行的可執行文件，那就執行語句include $(BUILD_EXECUTABLE)。通過此語句可有如下結果：a) 指定構建目標的類型 b）確定構建此類型所需的工具及參數。通過定義自己的Android.mk文件，再修改上述等變量，即可輕松的把自身模塊放入至build system中。 Main.mk 文件471行： include $(subdir_makefiles) subdir_makefiles為TOP目錄下所有Android.mk文件的集合。語句雖短，可確是整個build system中最為重要的一條語句。無論有多少子模塊，無論構建模塊的目標類型，無論它是什麼語言所寫，就這一條語句，完成了這些紛繁復雜的工作。是否似曾相識？Android.mk 就類似於build system提供的基類，LOCAL_MODULE，LOCAL_SRC_FILES，include構建類型文件等類似於基類提供的虛函數。通過繼承基類(Android.mk)，重寫虛函數（重新定義LOCAL_等變量），遍歷子類集合調用虛函數（include $(subdir_makefiles)），完美的解決了本節開頭的問題。為Android build system提供了良好的可擴展性。後記：設計模式，架構並不僅存於OO的語言中(Java/C++)。即便如Makefile的類腳本語言，也可寫出如此之架構。設計的思想在於人，而不取決於他所用的工具。

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