用Android SDK Build Tools手动构建APK

我们平时都是用Android Studio进行Android应用的开发，Android Studio构建APK是通过调用Gradle脚本实现的，而Gradle脚本最终是通过调用Android SDK Build Tools里的各种命令行 工具 实现的。

下面尝试直接用Build Tools构建一个极简的Hello World APK，了解一下这个过程和各个工具的基本用法。

整个构建过程大致分为以下几步：

1. 用aapt2编译资源文件，生成中间二进制文件
2. 用aapt2链接合并中间文件，生成不包含代码的APK，并生成R.java
3. 用javac编译 java 源文件，得到.class java字节码文件
4. 用d8将.class编译成DEX字节码文件
5. 将DEX文件导入APK中
6. 对APK进行签名

创建项目源文件

项目的目录结构及文件源码如下：

D:\helloworld>tree /F
│ AndroidManifest.xml
│
├─compiled
│
├─java
│  └─com
│      └─cdjtest
│          └─helloworld
│                  MainActivity.java
│
└─res
    ├─drawable
    │      ic_launcher.png
    │
    ├─layout
    │      activity_main.xml
    │
    └─values
           strings.xml
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AndroidManifest.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="com.cdjtest.helloworld">
    <application
        android:allowBackup="true"
        android:icon="@drawable/ic_launcher"
        android:label="@string/app_name"
        android:theme="@android:style/Theme">
        <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>
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MainActivity.java

package com.cdjtest.helloworld;

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

public class MainActivity extends Activity {

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

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<TextView xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:gravity="center"
    android:text="Hello World!"/>
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strings.xml

<resources>
    <string name="app_name">helloworld</string>
</resources>
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用aapt2编译资源文件

先设置一下环境变量，将Build Tools 28.0.3的路径加到PATH中，方便调用

D:\helloworld>set PATH=%PATH%;$ANDROID_HOME%\build-tools\28.0.3\
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编译res目录下的3个资源文件，生成.flat中间二进制文件

D:\helloworld>aapt2 compile res\values\strings.xml -o compiled\
D:\helloworld>aapt2 compile res\layout\activity_main.xml -o compiled\
D:\helloworld>aapt2 compile res\drawable\ic_launcher.png -o compiled\
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链接.flat文件，生成helloworld.unsigned.apk（还未包含DEX字节码）， --java java 参数指定在java目录生成R.java文件，和MainActivity.java在同一目录

D:\helloworld>aapt2 link -o helloworld.unsigned.apk ^
    -I %ANDROID_HOME%\platforms\android-28\android.jar ^
    compiled\values_strings.arsc.flat ^
    compiled\layout_activity_main.xml.flat ^
    compiled\drawable_ic_launcher.png.flat ^
    --manifest AndroidManifest.xml --java java\
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用javac和d8编译源码

用javac将MainActivity.java和R.java编译成.class文件

D:\helloworld>javac java\com\cdjtest\helloworld\*.java -classpath %ANDROID_HOME%\platforms\android-28\android.jar
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用d8将.class编译成 classes.dex ，（d8和dx的对比可参考Jake大神的这篇文章）

D:\helloworld>d8 --lib %ANDROID_HOME%\platforms\android-28\android.jar --release --output . java\com\cdjtest\helloworld\*.class
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将 classes.dex 导入APK中

D:\helloworld>aapt add helloworld.unsigned.apk classes.dex
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APK签名

用zipalign优化APK，主要作用是内存对齐，提高运行时读取资源的效率

D:\helloworld>zipalign -p 4 helloworld.unsigned.apk helloworld.unsigned.aligned.apk
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用JDK自带的keytool工具生成keystore文件 my-release-key.jks

D:\helloworld>keytool -genkey -v -keystore my-release-key.jks -keyalg RSA -keysize 2048 -validity 10000 -alias my-alias
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用apksigner和 my-release-key.jks 签名APK，生成 helloworld-release.apk

D:\helloworld>apksigner sign --ks my-release-key.jks --out helloworld-release.apk helloworld.unsigned.aligned.apk
Keystore password for signer #1:
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最终的目录结构：

D:\helloworld>tree /F
│  AndroidManifest.xml
│  classes.dex
│  helloworld-release.apk
│  helloworld.unsigned.aligned.apk
│  helloworld.unsigned.apk
│  my-release-key.jks
│
├─compiled
│      drawable_ic_launcher.png.flat
│      layout_activity_main.xml.flat
│      values_strings.arsc.flat
│
├─java
│  └─com
│      └─cdjtest
│          └─helloworld
│                  MainActivity.class
│                  MainActivity.java
│                  R$drawable.class
│                  R$layout.class
│                  R$string.class
│                  R.class
│                  R.java
│
└─res
    ├─drawable
    │      ic_launcher.png
    │
    ├─layout
    │      activity_main.xml
    │
    └─values
            strings.xml
复制代码

安装APK

D:\helloworld>adb install helloworld-release.apk
Success
复制代码

成功运行屏幕中间可见"Hello World!"。

参考资料：

• www.ignas.in/blog/190226…
• developer.android.com/studio/comm…
• developer.android.com/studio/comm…
• developer.android.com/studio/publ…