Android 6.0中的Makefile

本文基于AOSP的android-6.0.1_r9分支,介绍Android平台编译系统中的Makefile。

简介

之所以选android-6.0.1_r9这个分支,是因为这是最后一个纯Makefile的大版本。 后面随着时间的发展,Android项目变得越来越庞大,纯Makefile编译系统已经越来越不堪使用。 使用Makefile,不仅扩展不便,而且执行效率也不太高。 从7.0版本开始,Android已经开始用Ninja来替代Makefile。

6.0版本,是Makefile最后的辉煌。 Android平台的编译系统,其实就是用Makefile写出来的一个独立项目。 这个项目,不仅把分散在数百个Git库中的代码整合起来、统一编译, 而且还把产物分门别类地输出到一个目录,打包成手机ROM, 更能产生应用开发时所使用的SDK、NDK、网页文档等。 以前,从来没有这么大规模的一个手写Makefile项目,以后应该也不会再有了。

在大、中型项目都普遍使用高级工具来生成Makefile的时候,Android竟然还是手写Makefile。 现在看来,这也是一件咄咄怪事。

主要文件

在Android项目根目录,都有一个Makefile文件,其核心内容只有一行。

### DO NOT EDIT THIS FILE ###
include build/core/main.mk
### DO NOT EDIT THIS FILE ###

所以,build/core/main.mk就是Android真正的Makefile入口。

在Android 6.0以前,主要的Makefile都在build/core目录下。 在Android 7.0以后,全部调整到了build/make/core中,因为build目录下,又新增了kati、soong、blueprint等项目的目录。

Android的编译系统的Makefile文件,主要分成三部分:

  1. 核心组件,全部在build/core/目录下。 这里的几十个mk文件,是编译系统的核心内容,定义了编译流程的框架。
  2. 产品组件,出现在build/target/device/vendor/目录中。 这部分的主要入口是AndroidProducts.mk文件,功能是指定一些产品独特的内容。 这些额外的组件,会随着编译前lunch PRODUCT的PRODUCT参数而改变。
  3. Android.mk。 这是普通平台开发者最熟悉的文件,其中定义了一个模块的必要参数,使模块跟随平台编译。

本文只分析核心组件中的结构,以及build/core/下的一些重要文件。

核心组件

结构

build/core/main.mk
├── help.mk
├── config.mk
│   ├── pathmap.mk
│   ├── envsetup.mk
│   │   ├── version_defaults.mk
│   │   └── product_config.mk
│   │       ├── node_fns.mk
│   │       ├── product.mk
│   │       └── device.mk
│   ├── combo/select.mk
│   ├── ccache.mk
│   ├── combo/javac.mk
│   ├── clang/config.mk
│   │   ├── clang/HOST_$(HOST_2ND_ARCH).mk
│   │   ├── clang/HOST_$(HOST_ARCH).mk
│   │   ├── clang/TARGET_$(TARGET_2ND_ARCH).mk
│   │   └── clang/TARGET_$(TARGET_ARCH).mk
│   └── dumpvar.mk
├── cleanbuild.mk
│   └── cleanspec.mk
├── definitions.mk
│   └── distdir.mk
├── dex_preopt.mk
│   └── dex_preopt_libart.mk
│       └── dex_preopt_libart_boot.mk
├── pdk_config.mk
├── post_clean.mk
├── legacy_prebuilts.mk
└── Makefile
    ├── sdk_font.mk
    └── tasks/*.mk

以上结构代表main.mk中对其它Makefile的include关系。 排列顺序,大致依照文件中include的顺序,但要注意,Makefile的排列顺序不一定代表执行顺序。

这个图中仅列出了build/core目录下的文件,不包括其它目录下被包含的mk文件。 并且,build/core目录下总计近百个mk文件,这里也未列出没被包含到main.mk中的那些。

部分文件说明

文件 作用
main.mk make命令入口,是整个Android编译系统最核心的文件。
help.mk 在执行make help时打印几个主要的Target信息。
config.mk 定义了编译过程中的环境变量,包括BUILD_*TARGET_*等。它include的其它mk文件,也是类似作用。
cleanbuild.mk 定义了完整编译前,清理产物的步骤和内容。
definitions.mk 定义了大量编译过程中会用到的函数,如my-dirall-subdir-makefile等。
dex_preopt.mk 利用dexopt(Dalvik)或dex2oat(ART)对dex进行优化。
pdk_config.mk 编译PDK(Platform Developement Kit)的产物platform.zip
post_clean.mk 针对应用层模块的产物清理。
legacy_prebuilts.mk 定义了GRANDFATHERED_ALL_PREBUILT变量,指定一些预编译Target。
Makefile 这是一个功能复杂的文件,可以看做main.mk的延伸。

在上述Makefile文件中,还include了tasks/*.mk,其中内容如下:

其作用可以通过文件名来推测,这里不再赘述。

产品组件的相关文件

产品组件的主要入口是AndroidProducts.mk文件,而product_config.mk就是提供相关支持的文件。 文件头中,有一段注释:

# Generic functions
# TODO: Move these to definitions.make once we're able to include
# definitions.make before config.make.

可见,这个文件原本只是一个临时的独立文件,但因为历史原因,一直沿用至今。 这也体现了这个Makefile编译系统的一些固有缺陷。

其中的核心逻辑如下:

ifneq ($(strip $(TARGET_BUILD_APPS)),)
# An unbundled app build needs only the core product makefiles.
all_product_configs := $(call get-product-makefiles,\
    $(SRC_TARGET_DIR)/product/AndroidProducts.mk)
else
# Read in all of the product definitions specified by the AndroidProducts.mk
# files in the tree.
all_product_configs := $(get-all-product-makefiles)
endif

$(SRC_TARGET_DIR)/product/AndroidProducts.mk,就是build/target/product/AndroidProducts.mk, 是系统默认自带的文件,内含aosp-armaosp-arm64等PRODUCT。 而get-all-product-makefiles则是在项目的device/vendor/两个目录下,查找6层以内的所有AndroidProducts.mk文件。

它include的三个文件,与definitions.mk类似,分别定义一些函数。 比如,product.mk中定义了get-product-makefilescheck-all-products等函数, 提供了查找AndroidProducts.mk文件、列出所有可以被lunch的PRODUCT参数等功能。

所以,如果要新增一个PRODUCT,只需在device/vendor/下合适的位置, 新增一个AndroidProducts.mk,指定PRODUCT_*的各项参数即可。

Android.mk的相关文件

build/core/main.mk中,有以下代码:

subdir_makefiles := \
	$(shell build/tools/findleaves.py $(FIND_LEAVES_EXCLUDES) $(subdirs) Android.mk)

$(foreach mk, $(subdir_makefiles), $(info including $(mk) ...)$(eval include $(mk)))

这就是查找整个Android项目中所有的Android.mk文件,并且include进来。 Android.mk的组合方式,本质上和AndroidProducts.mk并无不同。 只是AndroidProducts.mk的范围小一些,而Android.mk则是在整个项目中搜索。

除此之外,build/core/下还有很多mk文件, 虽然没有直接被main.mk所include,却会被各种Android.mk所include。 比如,clear_vars.mk、package.mk等。

新增一个LOCAL_MODULE,只需要在任意位置新增一个Android.mk,指定LOCAL_*参数即可。 篇幅所限,不对此做详细介绍。

其它文件

除了Makefile文件以外,在build/下还包含了其它的工具,主要集中在build/tools/目录下。 很多用Makefile做起来不方便的工作,都由它们去做。

这些工具,以Python、Bash脚本为主,也包含部分C语言写的微型项目,比如build/tools/acp/

总结

孤在深入研究Android的编译系统前,从未想过Makefile会有这样壮丽的风景。 利用Makefile的依赖管理,构建一个庞大而复杂的编译系统,这无疑是一个令人惊叹的构思。

不过,无论如何,它也快走到了尽头。

如果说Bash的语法,令人难以把握,那么Makefile则更是令人每学每忘。 假如早知道要以Makefile为主,Python、Bash、乃至C语言为辅, 构建这样一个大型项目,说不定2003年组建之初的Android团队,就不会这样选择。 若是以Python作为胶水,粘合各个模块的Makefile,也许能经久不衰。

Google从7.0开始,逐步用各种工具替换Makefile,利弊参半。 在编译前用kati来把Makefile转换为Ninja,在实际编译各模块时用Ninja替代Makefile。 历时12年,Android中的Makefile终于在2016年,开始退场。

参考


相关笔记