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:

Mac OS

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

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：

1. 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

2. 安裝 .deb 包
   先運行 apt-get 指令更新軟件列表

sudo apt-get update

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

最后運行 apt-get -f 指令修復安裝依賴的包

sudo apt-get -f install

3. 更新系統默認使用的 JDK 版本
   如果你的系統安裝了多個版本的 JDK，可以通過下面的指令執行切換，會彈出可選的 JDK 版本，根據你的需要選擇對應的版本就可以了:

sudo update-alternatives --config java
sudo update-alternatives --config javac

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

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>

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<username>）:

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

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

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

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; }

# unmount the android file image
function umountAndroid() { hdiutil detach /Volumes/android; }

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

或

$ . build/envsetup.sh

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

Paste_Image.png

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

會彈出可選目標項：

Paste_Image.png

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:

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

Paste_Image.png

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。

Paste_Image.png

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

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

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:

Paste_Image.png

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

Paste_Image.png

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

Paste_Image.png

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。

Paste_Image.png

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"

然后進入到輸出路徑的 bin 目錄下:

cd /home/cjpx00008/aosp/out/host/linux-x86/bin

執行下面的指令重啟 Jack 服務

./jack-admin stop-server

./jack-admin start-server

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

第一次啟動時間可能會有點長，耐心等待即可

Paste_Image.png

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

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。