http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-android-build/
Android Build 系统是用来编译 Android 系统，Android SDK 以及相关文档的一套框架。众所周知，Android 是一个开源的操作系统。Android 的源码中包含了许许多多的模块。不同产商的不同设备对于 Android 系统的定制都是不一样的。如何将这些模块统一管理起来，如何能够在不同的操作系统上进行编译，如何在编译时能够支持面向不同的硬件设备，不同的编译类型，且还要提供面向各个产商的定制扩展，是非常有难度的。但 Android Build 系统很好的解决了这些问题，这里面有很多值得我们开发人员学习的地方。对于 Android 平台开发人员来说，本文可以帮助你熟悉你每天接触到的构建环境。对于其他开发人员来说，本文可以作为一个 GNU Make 的使用案例，学习这些成功案例，可以提升我们的开发经验。
前言
Android Build 系统是 Android 源码的一部分。关于如何获取 Android 源码，请参照 Android Source 官方网站：
http://source.android.com/source/downloading.html。
Android Build 系统用来编译 Android 系统，Android SDK 以及相关文档。该系统主要由 Make 文件，Shell 脚本以及 Python 脚本组成，其中最主要的是 Make 文件。
众所周知，Android 是一个开源的操作系统。Android 的源码中包含了大量的开源项目以及许多的模块。不同产商的不同设备对于 Android 系统的定制都是不一样的。
如何将这些项目和模块的编译统一管理起来，如何能够在不同的操作系统上进行编译，如何在编译时能够支持面向不同的硬件设备，不同的编译类型，且还要提供面向各个产商的定制扩展，是非常有难度的。
但 Android Build 系统很好的解决了这些问题，这里面有很多值得我们开发人员学习的地方。
对于 Android 平台开发人员来说，本文可以帮助你熟悉你每天接触到的构建环境。
对于其他开发人员来说，本文可以作为一个 GNU Make 的使用案例，学习这些成功案例，可以提升我们的开发经验。
概述
Build 系统中最主要的处理逻辑都在 Make 文件中，而其他的脚本文件只是起到一些辅助作用，由于篇幅所限，本文只探讨 Make 文件中的内容。
整个 Build 系统中的 Make 文件可以分为三类：
第一类是 Build 系统核心文件，此类文件定义了整个 Build 系统的框架，而其他所有 Make 文件都是在这个框架的基础上编写出来的。
图 1 是 Android 源码树的目录结构，Build 系统核心文件全部位于 /build/core（本文所提到的所有路径都是以 Android 源码树作为背景的，“/”指的是源码树的根目录，与文件系统无关）目录下。
图 1. Android 源码树的目录结构
第二类是针对某个产品（一个产品可能是某个型号的手机或者平板电脑）的 Make 文件，这些文件通常位于 device 目录下，该目录下又以公司名以及产品名分为两级目录，图 2 是 device 目录下子目录的结构。对于一个产品的定义通常需要一组文件，这些文件共同构成了对于这个产品的定义。例如，/device/sony/it26 目录下的文件共同构成了对于 Sony LT26 型号手机的定义。
图 2. device 目录下子目录的结构
第三类是针对某个模块（关于模块后文会详细讨论）的 Make 文件。整个系统中，包含了大量的模块，每个模块都有一个专门的 Make 文件，这类文件的名称统一为“Android.mk”，该文件中定义了如何编译当前模块。Build 系统会在整个源码树中扫描名称为“Android.mk”的文件并根据其中的内容执行模块的编译。
编译 Android 系统
执行编译
Android 系统的编译环境目前只支持 Ubuntu 以及 Mac OS 两种操作系统。关于编译环境的构建方法请参见以下路径：http://source.android.com/source/initializing.html
在完成编译环境的准备工作以及获取到完整的 Android 源码之后，想要编译出整个 Android 系统非常的容易：
打开控制台之后转到 Android 源码的根目录，然后执行如清单 1 所示的三条命令即可（"$"是命令提示符，不是命令的一部分。）：
完整的编译时间依赖于编译主机的配置，在笔者的 Macbook Pro（OS X 10.8.2, i7 2G CPU，8G RAM, 120G SSD）上使用 8 个 Job 同时编译共需要一个半小时左右的时间。
清单 1. 编译 Android 系统
$ source build/envsetup.sh $ lunch full-eng $ make -j8
这三行命令的说明如下：
第一行命令“source build/envsetup.sh”引入了 build/envsetup.sh脚本。该脚本的作用是初始化编译环境，并引入一些辅助的 Shell 函数，这其中就包括第二步使用 lunch 函数。
除此之外，该文件中还定义了其他一些常用的函数，它们如表 1 所示：
表 1. build/envsetup.sh 中定义的常用函数
| 名称 | 说明 |
|---|---|
| croot | 切换到源码树的根目录 |
| m | 在源码树的根目录执行 make |
| mm | Build 当前目录下的模块 |
| mmm | Build 指定目录下的模块 |
| cgrep | 在所有 C/C++ 文件上执行 grep |
| jgrep | 在所有 Java 文件上执行 grep |
| resgrep | 在所有 res/*.xml 文件上执行 grep |
| godir | 转到包含某个文件的目录路径 |
| printconfig | 显示当前 Build 的配置信息 |
| add_lunch_combo | 在 lunch 函数的菜单中添加一个条目 |
第二行命令“lunch full-eng”是调用 lunch 函数，并指定参数为“full-eng”。lunch 函数的参数用来指定此次编译的目标设备以及编译类型。在这里，这两个值分别是“full”和“eng”。“full”是 Android 源码中已经定义好的一种产品，是为模拟器而设置的。而编译类型会影响最终系统中包含的模块，关于编译类型将在表 7 中详细讲解。
如果调用 lunch 函数的时候没有指定参数，那么该函数将输出列表以供选择，该列表类似图 3 中的内容（列表的内容会根据当前 Build 系统中包含的产品配置而不同，具体参见后文“添加新的产品”），此时可以通过输入编号或者名称进行选择。
图 3. lunch 函数的输出
第三行命令“make -j8”才真正开始执行编译。make 的参数“-j”指定了同时编译的 Job 数量，这是个整数，该值通常是编译主机 CPU 支持的并发线程总数的 1 倍或 2 倍（例如：在一个 4 核，每个核支持两个线程的 CPU 上，可以使用 make -j8 或 make -j16）。在调用 make 命令时，如果没有指定任何目标，则将使用默认的名称为“droid”目标，该目标会编译出完整的 Android 系统镜像。
Build 结果的目录结构
所有的编译产物都将位于 /out 目录下，该目录下主要有以下几个子目录：
- /out/host/：该目录下包含了针对主机的 Android 开发工具的产物。即 SDK 中的各种工具，例如：emulator，adb，aapt 等。
- /out/target/common/：该目录下包含了针对设备的共通的编译产物，主要是 Java 应用代码和 Java 库。
- /out/target/product/<product_name>/：包含了针对特定设备的编译结果以及平台相关的 C/C++ 库和二进制文件。其中，<product_name>是具体目标设备的名称。
- /out/dist/：包含了为多种分发而准备的包，通过“
make disttarget”将文件拷贝到该目录，默认的编译目标不会产生该目录。
Build 生成的镜像文件
Build 的产物中最重要的是三个镜像文件，它们都位于 /out/target/product/<product_name>/ 目录下。
这三个文件是：
- system.img：包含了 Android OS 的系统文件，库，可执行文件以及预置的应用程序，将被挂载为根分区。
- ramdisk.img：在启动时将被 Linux 内核挂载为只读分区，它包含了 /init 文件和一些配置文件。它用来挂载其他系统镜像并启动 init 进程。
- userdata.img：将被挂载为 /data，包含了应用程序相关的数据以及和用户相关的数据。
Make 文件说明
整个 Build 系统的入口文件是源码树根目录下名称为“Makefile”的文件，当在源代码根目录上调用 make 命令时，make 命令首先将读取该文件。
Makefile 文件的内容只有一行：“include build/core/main.mk”。该行代码的作用很明显：包含 build/core/main.mk 文件。在 main.mk 文件中又会包含其他的文件，其他文件中又会包含更多的文件，这样就引入了整个 Build 系统。
这些 Make 文件间的包含关系是相当复杂的，图 3 描述了这种关系，该图中黄色标记的文件（且除了 $开头的文件）都位于 build/core/ 目录下。
图 4. 主要的 Make 文件及其包含关系
表 2 总结了图 4 中提到的这些文件的作用：
表 2. 主要的 Make 文件的说明
| 文件名 | 说明 |
|---|---|
| main.mk | 最主要的 Make 文件，该文件中首先将对编译环境进行检查，同时引入其他的 Make 文件。另外，该文件中还定义了几个最主要的 Make 目标，例如 droid，sdk，等（参见后文“Make 目标说明”）。 |
| help.mk | 包含了名称为 help 的 Make 目标的定义，该目标将列出主要的 Make 目标及其说明。 |
| pathmap.mk | 将许多头文件的路径通过名值对的方式定义为映射表，并提供 include-path-for 函数来获取。例如，通过 $(call include-path-for, frameworks-native)便可以获取到 framework 本地代码需要的头文件路径。 |
| envsetup.mk | 配置 Build 系统需要的环境变量，例如：TARGET_PRODUCT，TARGET_BUILD_VARIANT，HOST_OS，HOST_ARCH 等。 当前编译的主机平台信息（例如操作系统，CPU 类型等信息）就是在这个文件中确定的。 另外，该文件中还指定了各种编译结果的输出路径。 |
| combo/select.mk | 根据当前编译器的平台选择平台相关的 Make 文件。 |
| dumpvar.mk | 在 Build 开始之前，显示此次 Build 的配置信息。 |
| config.mk | 整个 Build 系统的配置文件，最重要的 Make 文件之一。该文件中主要包含以下内容：
|
| definitions.mk | 最重要的 Make 文件之一，在其中定义了大量的函数。这些函数都是 Build 系统的其他文件将用到的。例如：my-dir，all-subdir-makefiles，find-subdir-files，sign-package 等，关于这些函数的说明请参见每个函数的代码注释。 |
| distdir.mk | 针对 dist 目标的定义。dist 目标用来拷贝文件到指定路径。 |
| dex_preopt.mk | 针对启动 jar 包的预先优化。 |
| pdk_config.mk | 顾名思义，针对 pdk（Platform Developement Kit）的配置文件。 |
${ONE_SHOT_MAKEFILE} |
ONE_SHOT_MAKEFILE 是一个变量，当使用“mm”编译某个目录下的模块时，此变量的值即为当前指定路径下的 Make 文件的路径。 |
${subdir_makefiles} |
各个模块的 Android.mk 文件的集合，这个集合是通过 Python 脚本扫描得到的。 |
| post_clean.mk | 在前一次 Build 的基础上检查当前 Build 的配置，并执行必要清理工作。 |
| legacy_prebuilts.mk | 该文件中只定义了 GRANDFATHERED_ALL_PREBUILT 变量。 |
| Makefile | 被 main.mk 包含，该文件中的内容是辅助 main.mk 的一些额外内容。 |
Android 源码中包含了许多的模块，模块的类型有很多种，例如：Java 库，C/C++ 库，APK 应用，以及可执行文件等 。并且，Java 或者 C/C++ 库还可以分为静态的或者动态的，库或可执行文件既可能是针对设备（本文的“设备”指的是 Android 系统将被安装的设备，例如某个型号的手机或平板）的也可能是针对主机（本文的“主机”指的是开发 Android 系统的机器，例如装有 Ubuntu 操作系统的 PC 机或装有 MacOS 的 iMac 或 Macbook）的。不同类型的模块的编译步骤和方法是不一样，为了能够一致且方便的执行各种类型模块的编译，在 config.mk 中定义了许多的常量，这其中的每个常量描述了一种类型模块的编译方式，这些常量有：
- BUILD_HOST_STATIC_LIBRARY
- BUILD_HOST_SHARED_LIBRARY
- BUILD_STATIC_LIBRARY
- BUILD_SHARED_LIBRARY
- BUILD_EXECUTABLE
- BUILD_HOST_EXECUTABLE
- BUILD_PACKAGE
- BUILD_PREBUILT
- BUILD_MULTI_PREBUILT
- BUILD_HOST_PREBUILT
- BUILD_JAVA_LIBRARY
- BUILD_STATIC_JAVA_LIBRARY
- BUILD_HOST_JAVA_LIBRARY
通过名称大概就可以猜出每个变量所对应的模块类型。（在模块的 Android.mk 文件中，只要包含进这里对应的常量便可以执行相应类型模块的编译。对于 Android.mk 文件的编写请参见后文：“添加新的模块”。）
这些常量的值都是另外一个 Make 文件的路径，详细的编译方式都是在对应的 Make 文件中定义的。这些常量和 Make 文件的是一一对应的，对应规则也很简单：常量的名称是 Make 文件的文件名除去后缀全部改为大写然后加上“BUILD_”作为前缀。例如常量 BUILD_HOST_PREBUILT 的值对应的文件就是 host_prebuilt.mk。
这些 Make 文件的说明如表 3 所示：
表 3. 各种模块的编译方式的定义文件
| 文件名 | 说明 |
|---|---|
| host_static_library.mk | 定义了如何编译主机上的静态库。 |
| host_shared_library.mk | 定义了如何编译主机上的共享库。 |
| static_library.mk | 定义了如何编译设备上的静态库。 |
| shared_library.mk | 定义了如何编译设备上的共享库。 |
| executable.mk | 定义了如何编译设备上的可执行文件。 |
| host_executable.mk | 定义了如何编译主机上的可执行文件。 |
| package.mk | 定义了如何编译 APK 文件。 |
| prebuilt.mk | 定义了如何处理一个已经编译好的文件 ( 例如 Jar 包 )。 |
| multi_prebuilt.mk | 定义了如何处理一个或多个已编译文件，该文件的实现依赖 prebuilt.mk。 |
| host_prebuilt.mk | 处理一个或多个主机上使用的已编译文件，该文件的实现依赖 multi_prebuilt.mk。 |
| java_library.mk | 定义了如何编译设备上的共享 Java 库。 |
| static_java_library.mk | 定义了如何编译设备上的静态 Java 库。 |
| host_java_library.mk | 定义了如何编译主机上的共享 Java 库。 |
不同类型的模块的编译过程会有一些相同的步骤，例如：编译一个 Java 库和编译一个 APK 文件都需要定义如何编译 Java 文件。因此，表 3 中的这些 Make 文件的定义中会包含一些共同的代码逻辑。为了减少代码冗余，需要将共同的代码复用起来，复用的方式是将共同代码放到专门的文件中，然后在其他文件中包含这些文件的方式来实现的。这些包含关系如图 5 所示。由于篇幅关系，这里就不再对其他文件做详细描述（其实这些文件从文件名称中就可以大致猜出其作用）。
图 5. 模块的编译方式定义文件的包含关系
Make 目标说明
make /make droid
如果在源码树的根目录直接调用“make”命令而不指定任何目标，则会选择默认目标：“droid”（在 main.mk 中定义）。因此，这和执行“make droid”效果是一样的。
droid 目标将编译出整个系统的镜像。从源代码到编译出系统镜像，整个编译过程非常复杂。这个过程并不是在 droid 一个目标中定义的，而是 droid 目标会依赖许多其他的目标，这些目标的互相配合导致了整个系统的编译。
图 6 描述了 droid 目标所依赖的其他目标：
图 6. droid 目标所依赖的其他 Make 目标
图 6 中这些目标的说明如表 4 所示：
表 4. droid 所依赖的其他 Make 目标的说明
| 名称 | 说明 |
|---|---|
| apps_only | 该目标将编译出当前配置下不包含 user，userdebug，eng 标签（关于标签，请参见后文“添加新的模块”）的应用程序。 |
| droidcore | 该目标仅仅是所依赖的几个目标的组合，其本身不做更多的处理。 |
| dist_files | 该目标用来拷贝文件到 /out/dist 目录。 |
| files | 该目标仅仅是所依赖的几个目标的组合，其本身不做更多的处理。 |
| prebuilt | 该目标依赖于 $(ALL_PREBUILT)，$(ALL_PREBUILT)的作用就是处理所有已编译好的文件。 |
$(modules_to_install) |
modules_to_install 变量包含了当前配置下所有会被安装的模块（一个模块是否会被安装依赖于该产品的配置文件，模块的标签等信息），因此该目标将导致所有会被安装的模块的编译。 |
$(modules_to_check) |
该目标用来确保我们定义的构建模块是没有冗余的。 |
$(INSTALLED_ANDROID_INFO_TXT_TARGET) |
该目标会生成一个关于当前 Build 配置的设备信息的文件，该文件的生成路径是：out/target/product/<product_name>/android-info.txt |
| systemimage | 生成 system.img。 |
$(INSTALLED_BOOTIMAGE_TARGET) |
生成 boot.img。 |
$(INSTALLED_RECOVERYIMAGE_TARGET) |
生成 recovery.img。 |
$(INSTALLED_USERDATAIMAGE_TARGET) |
生成 userdata.img。 |
$(INSTALLED_CACHEIMAGE_TARGET) |
生成 cache.img。 |
$(INSTALLED_FILES_FILE) |
该目标会生成 out/target/product/<product_name>/ installed-files.txt 文件，该文件中内容是当前系统镜像中已经安装的文件列表。 |
其他目标
Build 系统中包含的其他一些 Make 目标说明如表 5 所示：
表 5. 其他主要 Make 目标
| Make 目标 | 说明 |
|---|---|
| make clean | 执行清理，等同于：rm -rf out/。 |
| make sdk | 编译出 Android 的 SDK。 |
| make clean-sdk | 清理 SDK 的编译产物。 |
| make update-api | 更新 API。在 framework API 改动之后，需要首先执行该命令来更新 API，公开的 API 记录在 frameworks/base/api 目录下。 |
| make dist | 执行 Build，并将 MAKECMDGOALS 变量定义的输出文件拷贝到 /out/dist 目录。 |
| make all | 编译所有内容，不管当前产品的定义中是否会包含。 |
| make help | 帮助信息，显示主要的 make 目标。 |
| make snod | 从已经编译出的包快速重建系统镜像。 |
| make libandroid_runtime | 编译所有 JNI framework 内容。 |
| make framework | 编译所有 Java framework 内容。 |
| make services | 编译系统服务和相关内容。 |
| make <local_target> | 编译一个指定的模块，local_target 为模块的名称。 |
| make clean-<local_target> | 清理一个指定模块的编译结果。 |
| make dump-products | 显示所有产品的编译配置信息，例如：产品名，产品支持的地区语言，产品中会包含的模块等信息。 |
| make PRODUCT-xxx-yyy | 编译某个指定的产品。 |
| make bootimage | 生成 boot.img |
| make recoveryimage | 生成 recovery.img |
| make userdataimage | 生成 userdata.img |
| make cacheimage | 生成 cache.img |