Android FrameWork学习（一）Android 7 0系统源码下载 编译
最近計劃著研究下 Android 7.0 的系統源碼，之前也沒做過什么記錄，這次正好將學習的內容記錄下來，方便以后復習鞏固。
既然要學習我們的系統源碼，那我們第一步要做的就是下載源碼并進行編譯了。
#硬件環境要求
###1. 編譯環境 按照官方的說法，編譯 Android 2.3.x 及以上版本的系統源碼需要 64 位的系統運行環境來支持，而編譯 2.3.x 以下的版本則需要 32 位的系統運行環境。
###2. 硬盤空間 官方建議最好預留 100G 的磁盤空間來下載源碼，150G 的磁盤空間用來編譯源碼，如果使用了 ccache（一個高速編譯緩存工具，可以大幅加快 gcc 的編譯速度），那么則需要更大的空間來支持。
所以盡可能地保證自己的磁盤空間夠大吧，之前就因為磁盤空間預留不夠導致源碼編譯過程中空間不足，狠狠地把自己坑了一把。
###3. 內存空間 如果你是在虛擬機上跑 linux，官方建議至少需要 16G 的內存空間，我的機器只有 8G 的內存空間跑虛擬機，目前跑起來也沒太大問題，就是編譯源碼的過程非常漫長，不知道是否跟內存大小有關。
#軟件環境要求 ###1. 操作系統
Android 系統的源碼的編譯支持 Linux 跟 Mac OS 兩種操作系統，一般情況下，Android 系統源碼都是在 Linux Ubuntu 系統上進行開發與測試的，所以如果你準備使用 Linux 系統來進行源碼編譯，那一般推薦安裝 Ubuntu 版本的 Linux。
下面列出了各 Android 版本與編譯系統版本的對應關系
Linux:
| Android 6.0 (Marshmallow) - Android最新版本 | Ubuntu 14.04 (Trusty) |
| Android 2.3.x (Gingerbread) - Android 5.x (Lollipop) | Ubuntu 12.04 (Precise) |
| Android 1.5 (Cupcake) - Android 2.2.x (Froyo) | Ubuntu 10.04 (Lucid) |
Mac OS
| Android 6.0 (Marshmallow) - Android最新版本 | Mac OS v10.10 (Yosemite) or later with Xcode 4.5.2 and Command Line Tools |
| Android 5.x (Lollipop) | Mac OS v10.8 (Mountain Lion) with Xcode 4.5.2 and Command Line Tools |
| Android 4.1.x-4.3.x (Jelly Bean) - Android 4.4.x (KitKat) | Mac OS v10.6 (Snow Leopard) or Mac OS X v10.7 (Lion) and Xcode 4.2 (Apple's Developer Tools) |
| Android 1.5 (Cupcake) - Android 4.0.x (Ice Cream Sandwich) | Mac OS v10.5 (Leopard) or Mac OS X v10.6 (Snow Leopard) and the Mac OS X v10.5 SDK |
###2.JDK 版本要求 不同的Android版本編譯也需要對應的 JDK 環境，這里列出了各版本之間的對應關系
|Android 版本|JDK 版本（Ubuntu）|JDK 版本（Mac OS）| |---|---| |Android 目前最新版本|?OpenJDK 8| jdk 8u45 or newer| |Android 5.x (Lollipop) - Android 6.0 (Marshmallow)|OpenJDK 7|jdk-7u71-macosx-x64.dmg| |Android 2.3.x (Gingerbread) - Android 4.4.x (KitKat)|Java JDK 6|Java JDK 6| |Android 1.5 (Cupcake) - Android 2.2.x (Froyo)|Java JDK 5| ?|
#搭建編譯環境
根據上面列出的軟硬件要求，我們可以根據自己要編譯的 Android 版本以及自己的設備來選擇合適的系統及JDK，接下來我們就來說說如何搭建編譯環境。
這里我們主要針對Android 7.0的需要的編譯環境分別對 Linux 和 Mac OS 進行配置：
###設置 Linux 系統編譯環境 ####1.安裝 JDK
Android 7.0目前需要 openJDK 8的 JDK 環境
#####Ubuntu 15.04+ 如果你的系統是 Ubuntu 15.04 及以上版本的話，直接運行如下指令即可直接安裝:
$ sudo apt-get update $ sudo apt-get install openjdk-8-jdk 復制代碼#####Ubuntu 14.04 如果你使用的是 Ubuntu 14.04 版本，現在并沒有專門針對14.0.4可用的 open jdk8 的包，
但是 Ubuntu 15.04 OpenJDK 8 的包可以在 14.0.4 上成功地運行，所以我們下載 Ubuntu 15.04 OpenJDK 8 的安裝包來手動安裝：
從?archive.ubuntu.com上依次下載下面列出的64位的 open JDK 8 的.deb安裝包 openjdk-8-jre-headless_8u45-b14-1_amd64.deb? openjdk-8-jre_8u45-b14-1_amd64.deb openjdk-8-jdk_8u45-b14-1_amd64.deb
安裝 .deb 包 先運行 apt-get 指令更新軟件列表
接著依次對上面下載的三個 deb 文件運行如下指令進行安裝:
sudo dpkg -i 下載的文件地址 復制代碼最后運行 apt-get -f 指令修復安裝依賴的包
sudo apt-get -f install 復制代碼####2.安裝所需要的工具包
#####Ubuntu 14.04
我們編譯過程中會用到下面的依賴包，執行如下指令統一安裝：
sudo apt-get install git-core gnupg flex bison gperf build-essential \zip curl zlib1g-dev gcc-multilib g++-multilib libc6-dev-i386 \lib32ncurses5-dev x11proto-core-dev libx11-dev lib32z-dev ccache \libgl1-mesa-dev libxml2-utils xsltproc unzip 復制代碼####3.設置源碼編譯輸出路徑 默認情況下，編譯好的系統源碼會在源碼所在目錄的out文件夾下， 如果你希望調整輸出目錄的路徑，可以執行下面的指令指定輸出目錄:
export OUT_DIR_COMMON_BASE=<path-to-your-out-directory> 復制代碼####4.設置 USB 接口訪問設備 在linux下，默認情況是不允許普通用戶直接通過 USB 接口來訪問設備的.
推薦方法是以根用戶身份在 /etc/udev/rules.d/51-android.rules 路徑創建文件。
我們可以通過如下指令來實現（注意用你的系統username替換指令中的）:
wget -S -O - http://source.android.com/source/51-android.rules | sed "s/<username>/$USER/" | sudo tee >/dev/null /etc/udev/rules.d/51-android.rules; sudo udevadm control --reload-rules 復制代碼###設置 Mac OS 系統編譯環境 Mac OS 的文件系統默認情況下保留了大小寫實際上卻又不區分大小寫。 目前的git指令無法支持這樣的文件系統，會導致一些莫名其妙的錯誤，所以在 Mac OS 上編譯 Android 系統源碼，我們必須先創建一塊區分大小寫的磁盤鏡像。
####創建一塊區分大小寫的磁盤鏡像 這里我們直接通過命令行來創建：
hdiutil create -type SPARSE -fs 'Case-sensitive Journaled HFS+' -size 40g ~/android.dmg 復制代碼該指令會在系統根目錄下生成一個 android.dmg 或是 android.dmg.sparseimage 文件，一旦掛載，將被作為支持 Android 開發所需格式的驅動鏡像分區。
如果之后你需要更大的空間，你可以通過下面的指令進行空間調整：
hdiutil resize -size <new-size-you-want>g ~/android.dmg.sparseimage 復制代碼你還可以在 ~/.bash_profile 文件中，添加幫助函數來掛載跟取消掛載：
# mount the android file image function mountAndroid { hdiutil attach ~/android.dmg -mountpoint /Volumes/android; }#如果創建dmg文件時生成的是android.dmg.sparseimage文件，則使用 function mountAndroid { hdiutil attach ~/android.dmg.sparseimage -mountpoint /Volumes/android; } 復制代碼# unmount the android file image function umountAndroid() { hdiutil detach /Volumes/android; } 復制代碼之后我們就可以通過執行 mountAndroid 指令來執行掛載鏡像，通過 umountAndroid 指令來取消掛載。
####安裝 JDK #####安裝工具依賴包 ######1. 安裝 xcode 命令行工具
$ xcode-select --install 復制代碼對于老版本的 Mac OS 系統（10.8或者10.8之前的），我們需要到蘋果開發者站點進行下載安裝. 如果你還沒有注冊成為蘋果開發者，你需要先注冊一個蘋果賬號來進行下載.
######2. 到 macports.org 上下載對應Mac OS版本的 macports (類似于Linux下的 apt-get，用來幫助你安裝其他應用程序)
注意：確保 /opt/local/bin 在路徑 /usr/bin 前，如果沒有，在 ~/.bash_profile 文件中進行添加
export PATH=/opt/local/bin:$PATH 復制代碼注意：如果根目錄下沒有 .bash_profile 文件，那就手動創建一個
#####3. 通過 macports 安裝 make , git 以及 GPG
$ POSIXLY_CORRECT=1 sudo port install gmake libsdl git gnupg 復制代碼如果使用的是 Mac OS X v10.4 版本的系統，還需要安裝 bison :
$ POSIXLY_CORRECT=1 sudo port install bison 復制代碼注意：如果是編譯 Android 4.0.x 及以下版本的系統，gmake 3.8.2 版本存在一個 bug，需要還原到 gmake 3.8.1
###優化編譯環境（可選）
####設置 ccache
我們可以自由選擇是否開啟 ccache 編譯工具。
ccache 是一個高速編譯緩存工具，它通過將頭文件高速緩存到源文件之中而改進了構建性能，因而通過減少每一步編譯時添加頭文件所需要的時間而提高了 C\C++ 的構建速度。
從編譯的全過程來看，不使用 ccache 的情況下，編譯過程中會多次解析相同的頭文件，浪費了處理器周期，更重要的是浪費了開發者的時間，因為他們要等待這一過程的完成。在一個團隊中，這一影響可能會更為明顯，因為團隊成員可能會反復編譯解析相同的頭文件。
所以，一般對于專門用來編譯系統的服務器或是大容量的生產環境，這個功能比較有用，它可以加速重新編譯的速度。
注意：如果你只是個人開發者，不是專門的編譯服務器，不需要進行增量構建的話，那么使用 ccache 可能會因為高速緩存缺失而降低你的構建速度。
####開啟 ccache 要開啟 ccache，在源碼樹的根路徑下執行下面的指令:
$ export USE_CCACHE=1 $ export CCACHE_DIR=/<path_of_your_choice>/.ccache $ prebuilts/misc/linux-x86/ccache/ccache -M 50G 復制代碼緩存的大小一般設置為50G-100G
接著在 .bashrc (或者 etc/profile )中添加下面的指令
export USE_CCACHE=1 復制代碼默認情況下，緩存會存在home根目錄的 ~/.ccache 中，但是如果你使用的是NFS或者其他的非本地文件系統，那么你同樣需要在 .bashrc 指定緩存目錄地址
在 Mac OS 的系統中，你需要將 linux-x86 替換成 darwin-x86:
prebuilts/misc/darwin-x86/ccache/ccache -M 50G 復制代碼當編譯的 Android 系統是4.0.x或者更老的版本，ccache 的緩存路徑會有所不同
prebuilt/linux-x86/ccache/ccache -M 50G 復制代碼這個設置會一直存儲在 CCACHE_DIR 中。
在Linux上，你可以通過以下指令開啟對 ccache 的監聽：
$ watch -n1 -d prebuilts/misc/linux-x86/ccache/ccache -s 復制代碼#下載源碼 編譯環境配置好之后，我們就可以開始下載我們的源碼了
###安裝 Repo Repo 是 google 用 python 寫的一個腳本工具，Android 使用 git 作為代碼管理工具，一個 Android 系統由 N 多個 git 庫構成，如果手動進行一個個下載，那簡直是一件非常痛苦的事，而 repo 就是用來對這些 git 庫進行維護管理跟下載的。
通過 Repo 工具，我們可以輕松地完成 Android 系統源碼的下載。
#####1.在系統 home 根路徑下創建bin目錄并且添加到 path 路徑中：
#創建bin目錄 $ mkdir ~/bin#把bin目錄的路徑添加到PATH中 $ PATH=~/bin:$PATH 復制代碼#####2.下載 repo 工具并設置其可執行
#curl 是個開源文件傳輸工具，在這里是把遠程的 repo 文件下載到指定的 ~/bin/repo 路徑 $ curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo#修改 repo 對所有人可執行 $ chmod a+x ~/bin/repo 復制代碼###初始化 Repo 客戶端
######1.創建一個空目錄用來存放我們的 Android 系統源碼,名字自己隨便定
#創建名為 WORKING_DIRECTORY 的目錄 $ mkdir WORKING_DIRECTORY#進入到創建的目錄中 $ cd WORKING_DIRECTORY 復制代碼######2.初始化 repo 倉庫
從主干 master 下載源碼，目前最新版本
$ repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest 復制代碼如果需要下載某個特定版本系統的分支，可以在上述命令后加 -b 版本分支號，這里我指定 Android 7.0 的版本分支
$ repo init -u https://android.googlesource.com/platform/manifest -b android-7.1.0_r7 復制代碼具體的版本分支號可以到這個地址查看（需要翻墻）: Android系統個版本分支號
######3.同步源碼到本地 這時執行 sync 指令便可以自動下載源碼到本地了
$ repo sync 復制代碼###使用國內鏡像下載源碼 由于國內網絡的問題，上述操作的源碼下載需要翻墻才能進行，速度會受到很大影響，幾十G的系統源碼可能需要花上上周的時間才能下完，
因此我們可以選擇國內的鏡像進行源碼下載：
清華大學的鏡像站 參照頁面上的描述對上面的指令稍作調整便可以了，站點上寫得比較詳細，這里我們就不作贅述了。
根據網速的不同，一般一天之內能夠下載完畢。
對于下載下來的源碼，我們并不能直接刷到我們的目標設備上或者是使用模擬器運行，我們必須對源碼進行編譯生成對應的 image 二進制鏡像文件， 當然你也可以直接從官網下載對應系統版本的鏡像文件（需翻墻）： ?Google's Nexus driver page Binaries Preview for Nexus Devices
這里我們還是自己來編譯下源碼，熟悉下整個編譯過程。
#源碼編譯
首先我們通過命令行進入到源碼目錄中，我這里目錄的名稱是aosp
cd aosp 復制代碼###清空輸出目錄 為了確保我們編譯生成的文件不受之前 build 構建的文件影響，我們在源碼目錄中執行下面的指令，該指令會清空 out 輸出目錄中的所有文件
$ make clobber 復制代碼###設置編譯環境 首先我們通過源碼 build 目錄中的 envsetup.sh 腳本文件初始化我們的編譯環境,執行
$ source build/envsetup.sh 復制代碼或
$ . build/envsetup.sh 復制代碼這兩個指令的效果是一樣的，會初始化一些有用的命令工具
我們后面執行的一些指令必須在初始化 envsetup之后才能執行
###選擇編譯目標
接著我們通過 lunch 指令來選擇我們需要編譯的目標 執行lunch指令
$ lunch 復制代碼會彈出可選目標項：
所有的構建目標由 BUILD-BUILDTYPE 的形式組成： BUILD 對應 codename
這是官方提供的一份對照表:
|Device| Code name| Build configuration |---|---| |Pixel XL |marlin |aosp_marlin-userdebug| |Pixel|sailfish |aosp_sailfish-userdebug| |HiKey| hikey| hikey-userdebug| |Nexus 6P| angler |aosp_angler-userdebug| |Nexus 5X |bullhead |aosp_bullhead-userdebug| |Nexus 6 |shamu |aosp_shamu-userdebug| |Nexus Player |fugu| aosp_fugu-userdebug| |Nexus 9 |volantis (flounder) |aosp_flounder-userdebug| |Nexus 5 (GSM/LTE) |hammerhead |aosp_hammerhead-userdebug| |Nexus 7 (Wi-Fi) |razor (flo) |aosp_flo-userdebug| |Nexus 7 (Mobile) |razorg (deb) |aosp_deb-userdebug| |Nexus 10 |mantaray (manta) |full_manta-userdebug| |Nexus 4 |occam (mako) |full_mako-userdebug| |Nexus 7 (Wi-Fi) |nakasi (grouper)| full_grouper-userdebug| |Nexus 7 (Mobile)| nakasig (tilapia)| full_tilapia-userdebug| |Galaxy Nexus (GSM/HSPA+)| yakju (maguro)| full_maguro-userdebug| |Galaxy Nexus (Verizon) |mysid (toro) |aosp_toro-userdebug| |Galaxy Nexus (Experimental) |mysidspr (toroplus) |aosp_toroplus-userdebug| |Motorola Xoom (U.S. Wi-Fi) |wingray |full_wingray-userdebug| |Nexus S| soju (crespo)| full_crespo-userdebug| |Nexus S 4G |sojus (crespo4g) |full_crespo4g-userdebug|
BUILD_TYPE 對照表:
| user | 有限的訪問權限，主要用于發布正式產品，沒有 root 跟調試權限 |
| userdebug | 跟 user 類型差不多，但是多了 root 跟 debug 調試權限 |
| eng | 擁有各種調試工具的開發版設置，擁有 root 跟 debug 權限 |
如果作為開發使用的話，那我們一般都是選 -eng，
這里我自己是準備在模擬器上運行編譯的 image 鏡像，并且我電腦的 cpu 是 intel x86 的，所以我選擇了 6. aosp_x86-eng
我們可以根據自己的需要選擇對應的 cpu 類型。
注意：我們知道，Android 官方的模擬器速度很慢， Intel 特意提供了一個叫 HAXM 的虛擬硬件加速技術，全稱為：Intel Hardware Accelerated Execution Manager.
只要你的 CPU 是 intel 的產品并且支持 VT（virtualization Technology）就可以使用 HAXM 技術將你的模擬器的速度提升至真機的水平。
目前 Intel 只提供了 windows 版和 MAC 版，Linux 系統只有通過安裝 KVM 來達到這個效果。
#####安裝 KVM 首先我們檢測下自己的 cpu 是否支持 hardware virtualization（硬件虛擬化）
egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo 復制代碼輸出的值如果是大于 0 的，則表明你的 cpu 支持
如果你使用的是 vmware 虛擬機安裝的 linux，注意要設置下虛擬機的 cpu 來支持硬件虛擬化，先關閉虛擬機，然后右鍵虛擬機=》設置，選中 cpu，勾選虛擬化 Intel VT 項，這樣就能支持 KVM 了。
對于 Ubuntu 10.0.4 以上的版本，我們通過下面的指令安裝 KVM 即可
sudo apt-get install qemu-kvm libvirt-bin ubuntu-vm-builder bridge-utils 復制代碼如果在安裝 KVM 的過程中有什么疑問的話，可以訪問下面這個網址查找方法：https://help.ubuntu.com/community/KVM/Installation
這樣，在編譯完目標 intel cpu 的鏡像文件后，我們運行模擬器就會自動進行加速了。
#編譯源碼 好了，一切就緒，我們可以開始編譯我們的源碼了， 我們在源碼路徑下通過 make -jN 指令來進行源碼編譯，這里的 N 一般建議設置為 cpu 核心線程數的 1-2 倍。
$ make -j4 復制代碼一般情況下，我們等待源碼編譯完成就可以了，不過從 Android 7.0 N 開始，make 指令默認會開啟 Jack 編譯工具鏈來進行 Java 代碼的編譯，這個過程中可能會出現一些問題。
#####什么是 Jack 編譯工具鏈 (The Jack toolchain)？ 我們知道，我們平時編譯 Android 代碼的時候會先將 Java 代碼編譯成 .class 文件，最終再轉換成 .dex 文件，如圖:
而 Jack 編譯工具鏈則跳過了編譯成 .class 文件這一過程，直接將 Java 代碼編譯成 .dex文件
它的優勢：
- 完全開放源碼 源碼均在 AOSP 中，合作伙伴可貢獻源碼
- 加快編譯源碼 Jack 提供特殊的配置，減少編譯時間：pre-dexing ，增量編譯和Jack編譯服務器.
- 支持代碼壓縮，混淆，重打包和 multidex
- 不在使用額外單獨的包，例如 ProGuard。
如果想進一步了解 Jack，可以訪問Compiling with Jack(需翻墻)，這里就不作太多解釋了。
按照官方的說法 Jack 可以加快編譯速度
但實際編譯過程中，在我的設備上 Jack 會占用大量內存，并且拖慢編譯速度，還會報錯，而且官方文檔上寫的配置方式對 Jack 并不起作用。
#####Jack編譯過程中遇到的問題 ######編譯過程中報 Out of memory error 并中斷編譯 在執行 make 指令后，當第一次編譯 Java 代碼的時候，Jack 會被啟用，這個時候經常會卡住，并且一段時間后報錯 Out of memory error 。
按照官方的說法， Jack 并行編譯的時候占用的資源太大導致內存溢出了
可以通過在 $HOME/.jack 文件中減小 SERVER_NB_COMPILE 的值來減小并行編譯數量， SERVER_NB_COMPILE 的值默認為4
但實際情況是 Jack 沒有在根路徑下生成 .jack 文件，并且手動創建設置 SERVER_NB_COMPILE 后重啟 Jack 服務也沒有效果。
經測試發現 make 編譯過程中當 Jack 第一次被啟用時會在 home 根路徑下生成 .jack-server 目錄
可以通過修改該目錄中 config.properties 文件里的.jack.server.max-service值來設置并發線程數。
同時，你也可以設置增加 Jack 的內存容量來解決這個問題，指令如下
export JACK_SERVER_VM_ARGUMENTS="-Dfile.encoding=UTF-8 -XX:+TieredCompilation -Xmx4096m" 復制代碼然后進入到輸出路徑的 bin 目錄下:
cd /home/cjpx00008/aosp/out/host/linux-x86/bin 復制代碼執行下面的指令重啟 Jack 服務
./jack-admin stop-server./jack-admin start-server 復制代碼我改了 service 大小，同時增加了內存，后來編譯的過程中沒有發生其他問題。
#####有辦法關閉 Jack 編譯嗎？ 既然Jack有問題，那我們可以關閉 Jack 編譯嗎？
目前來說我還沒有找到如何在 Android 7.0 編譯的時候關閉 Jack，如果有知道的小伙伴歡迎留言告訴我哈，感激不盡！！
#運行編譯出的 image 鏡像
經過漫長的等待，我們的源碼終于編譯結束了，是時候來運行編譯出的 image 鏡像了。
這時我們只要在源碼目錄下執行 emulator 指令即可運行模擬器
$ emulator 復制代碼第一次啟動時間可能會有點長，耐心等待即可
運行成功了，是不是有點小激動呢！
注意：如果你的命令行窗口關閉重開了，那 emulator 指令可能會提示找不到命令，我們可以在源碼根目錄環境下，通過 envsetup.sh 重新初始化命令，運行 lunch 指令選擇編譯目標，這個時候你再運行 emulator 就不會提示找不到指令了（每次關閉命令行窗口都需要重新運行如下指令才能執行 emulator）
也可以通過配置環境變量來設置 emulator 指令，不過我沒有成功，哈哈
$ source build/envsetup.sh $ lunch $ emulator 復制代碼好啦，到此，我們的源碼就編譯完畢啦，下一篇我們來聊聊如何使用 Android Studio 導入 Android 系統源碼，并通過 AS 進行 Java 源碼調試，以及使用 GDB 來調試系統 Native C\C++ 源碼。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Android FrameWork学习（一）Android 7 0系统源码下载 编译的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： Android 4 +https（如何启
- 下一篇： 老司机带你重构Android的v4包的部