Android 12 源碼分析 —— 應(yīng)用層一（SystemUI準(zhǔn)備篇）

在接下來的時(shí)間中，將會(huì)使用Pixel 3(blueline)作為研究對象，選用AOSP的android-12.0.0_r34分支作源代碼。

先從android的應(yīng)用層進(jìn)行探析，然后慢慢深入android的framework，接著進(jìn)入android的hal層，最后以android的linux內(nèi)核結(jié)束，期間可能會(huì)穿插一些其他文章如android的art虛擬機(jī)分析等。

本文是整個(gè)系列的第一篇，但是在此之前，請務(wù)必閱讀以下的文章，他們將在以后的源碼分析中時(shí)不時(shí)出場

1. android 如何分析應(yīng)用的內(nèi)存（二）——xdd，gdb命令行（http://t.csdn.cn/RENbG）
2. android 如何分析應(yīng)用的內(nèi)存（三）——LLDB命令行（http://t.csdn.cn/Vpw8e）
3. android 如何分析應(yīng)用的內(nèi)存（四）——Visual studio code的LLDB（http://t.csdn.cn/8ZM8A）
4. android 如何分析應(yīng)用的內(nèi)存（十四）——jdb命令行（http://t.csdn.cn/99r2G）
5. android 如何分析應(yīng)用的內(nèi)存（十五）——Visual Studio Code 調(diào)試Android應(yīng)用（http://t.csdn.cn/dWeF5）

上面列出的文章，是關(guān)于如何使用gdb,lldb,jdb進(jìn)行android源碼級(jí)別的調(diào)試。它在沒有IDE的情況下非常有用。

本文作為應(yīng)用層的開篇之作，選取SystemUI作為研究對象。

為什么選取SystemUI?

在Android的應(yīng)用層有很多應(yīng)用可以進(jìn)行源碼分析，如Launcher，Camera，Gallery，Bluetooth,SIM,telephony,Settings等等應(yīng)用，綜合考慮到SystemUI可能是定制比較多的一個(gè)模塊，因此，對其進(jìn)行仔細(xì)的分析。

本文的首要目標(biāo)是——搭建分析SystemUI的環(huán)境——如何使用Android Studio進(jìn)行AOSP的開發(fā)和調(diào)試

注意：在使用Android studio時(shí)，對pc的性能有一定的要求，如果pc性能確實(shí)不夠，可以參考前面列出的5篇文章，使用VS code進(jìn)行替代。在前面5篇文章中，未提及如何搭建java工程，只提及了如何調(diào)試。讀者可參考其他關(guān)于：Extension Pack for Java插件的使用。搭配前面的5篇調(diào)試文章，也可以進(jìn)行AOSP的開發(fā)。

如何使用Android Studio進(jìn)行AOSP的開發(fā)和調(diào)試

要使用Android Studio進(jìn)行SystemUI的編輯工作，需要進(jìn)行如下的配置：

1. 使用AOSP源碼中aidegen工具，構(gòu)建依賴模塊
2. 使用AOSP源碼中的JDK
3. 使用AOSP源碼中的SDK
4. 如何讓AndroidManifest.xml和各種資源xml能相互引用
5. 如何修改靜態(tài)代碼分析工具lint，以解決IDE中各種標(biāo)紅的錯(cuò)誤(實(shí)際非錯(cuò)誤)
6. 如何使用Android studio單步調(diào)試SystemUI

接下來我們依次解決上面的步驟。

使用aidegen工具，構(gòu)建依賴模塊

在aosp源碼中，加載完編譯環(huán)境之后，即運(yùn)行下面的命令之后：

. build/envsetup.sh
lunch

aidegen即可使用。

接下來使用aidegen工具，產(chǎn)生能在as中打開SystemUI的工程配置文件。如下：

aidegen SystemUI -i s -p /media/wanbiao/disk1t/root/IDE/android-studio/bin
# SystemUI：表示要生成工程文件的模塊
# -i s：表示生成的工程文件對應(yīng)的IDE為Android studio。
#        j=IntelliJ s=Android Studio e=Eclipse c=CLion v=VS Code
# -p <路徑>:表示對應(yīng)的IDE的安裝路徑，在生成工程文件完成之后，會(huì)自動(dòng)打開IDE
# 其他常見選項(xiàng)如下：
# -n：表示不用打開IDE
# -s：表示跳過編譯各種依賴，如果以前運(yùn)行過make等命令，可以添加-s
# -e：表示排除一些目錄，這個(gè)非常有用，尤其是大型模塊
# -d:源碼引用的模塊的深度
# -r:重置所有的aidegen保存的配置
# -v:顯示debug級(jí)別的log
# -a:生成整個(gè)Android 源碼樹的工程文件
# -l:用指定的語言打開IDE，j=java,c=c/c++,r=Rust
# -h：打開幫助

成功運(yùn)行之后，會(huì)得到如下的圖片

在frameworks/base/package/SystemUI目錄下，會(huì)出現(xiàn)一下幾個(gè)文件：

1. .idea文件夾，Android studio使用的工程文件夾，里面可以配置有多少個(gè)模塊，從上圖可以看到，有三個(gè)模塊分別為：R,SystemUI,dependencies
2. SystemUI.iml:配置SystemUI模塊的配置文件
3. dependencies.iml:配置dependencies模塊的配置文件

接下來我們將要對上面的模塊進(jìn)行JDK和SDK的配置。這樣as才能正確地在java類之間跳轉(zhuǎn)。

使用AOSP源碼中的JDK

可以使用which javac命令，查看具體的jdk路徑如下：

然后打開Android studio，將這個(gè)jdk加入配置中，

1. File->Project Structure
2. 按照下圖進(jìn)行配置
   

如上圖，我們選擇了aosp目錄中的jdk，并將這個(gè)jdk配置命名為：aosp-jdk11

接下來配置sdk

使用AOSP源碼中的SDK

在android-12.0.0_r34分支中，默認(rèn)并不會(huì)編譯SDK，因此，運(yùn)行下面的命令進(jìn)行源碼的編譯。

. build/envsetup.sh
lunch
make sdk -j8

在Android的編譯過程中，可能會(huì)報(bào)錯(cuò)，例如：module can not be located。又或者xxx文件不存在。

解決辦法：只需要找到對應(yīng)的報(bào)錯(cuò)文件，然后打開查看對應(yīng)的module是否存在，如果不存在，就修改成正確的路徑。當(dāng)然也可簡單粗暴的注釋掉報(bào)錯(cuò)行，前提是：能夠確定該行不會(huì)影響SDK的功能。

編譯成功之后，將會(huì)在如下路徑中出現(xiàn)：

./out/host/本機(jī)平臺(tái)/sdk/aosp_blueline/android-sdk_eng.wanbiao_linux-x86

然后按照如下所示，添加SDK。

注意：在上圖中，要保證SDK內(nèi)部使用的JDK為我們前面配置的JDK即，aosp-jdk11.同時(shí)build target請確保為Android API 31.

將SDK和JDK與SystemUI項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)

上面兩個(gè)步驟只是添加了對應(yīng)的SDK配置和JDK配置，但是還未與SystemUI相關(guān)聯(lián)起來，參照如下步驟，進(jìn)行關(guān)聯(lián)

接下來將項(xiàng)目下的各個(gè)模塊，也配置好SDK，如下圖

在點(diǎn)擊完，apply之后，會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)間的indexing…請等待片刻。

至此，as已經(jīng)具備，編輯和跳轉(zhuǎn)java代碼的功能。在進(jìn)行xml資源配置之前，我們需要先解決幾個(gè)問題
如下：

1. 如何正確跳轉(zhuǎn)到源碼中，而不是跳轉(zhuǎn)到SDK中
2. 源碼中的重復(fù)文件該怎么操作

如何正確跳轉(zhuǎn)到源碼中

在上面的配置中，如果我們跳轉(zhuǎn)源碼，將會(huì)首先跳轉(zhuǎn)到SDK中。為了能夠成功跳轉(zhuǎn)到我們的源碼中而不是SDK中
可以有如下兩種辦法：

1. 修改依賴的優(yōu)先級(jí)
2. 去掉sdk中的android.jar

兩種辦法都需要修改，project structure.我們用如下的圖片來講解兩種辦法
第一種辦法：

第一種辦法通常需要經(jīng)常修改，因?yàn)閍s經(jīng)常會(huì)將sdk移動(dòng)到高優(yōu)先級(jí)

第二種辦法：

經(jīng)過上面的配置，就可以正確的跳轉(zhuǎn)到源碼中的位置了

如何處理重復(fù)文件

我們處理重復(fù)文件，通過將其文件夾標(biāo)記為exclude 目錄即可，如下圖

上圖將Stub模塊下的重復(fù)的SystemProperties.java排除在了source file之外。

注意：添加exclude 文件夾，除了上面的右鍵以外，還可通過對應(yīng)的.iml文件添加如下的格式：

<content url="file://$MODULE_DIR$/../../../../system/tools/sysprop/stub"><sourceFolder url="file://$MODULE_DIR$/../../../../system/tools/sysprop/stub" isTestSource="false" /><excludeFolder url="file://$MODULE_DIR$/../../../../system/tools/sysprop/stub/android/os" />
</content>

再次注意：除了上面兩種方法，還可以通過打開project structure進(jìn)行修改，如下圖

配置Android

上面的處理，只能進(jìn)行java代碼之間的跳轉(zhuǎn)和配置，我們還需要進(jìn)行AndroidManifest.xml和資源文件的處理。進(jìn)行如下配置。

1. 添加Android
   

2. 選擇清單文件和資源文件夾。其中清單文件和資源文件夾是必須
   

注意：在Android中，一次只能添加一個(gè)資源文件夾，如果有多個(gè)資源文件夾需要編輯，可以修改此處的配置。例如，我想在res-product中編輯資源的時(shí)候，IDE能給我正確的提示，那么可以將此處的Resource directory改為對應(yīng)的文件夾。

至此，IDE中已經(jīng)基本可以使用Android的資源了。但是在使用之前，依然還需要處理兩個(gè)問題：

1. 引用系統(tǒng)資源時(shí)，跳轉(zhuǎn)到源碼而不是sdk
2. 處理IDE中報(bào)錯(cuò)，但是是正確的使用

如何調(diào)整到系統(tǒng)資源

在我的例子中，為了能夠正確的關(guān)聯(lián)到系統(tǒng)資源，我將編譯出來的sdk中的資源文件夾，刪掉，然后通過鏈接文件夾指向framworks/base/core/res/res目錄。使用ln命令即可，不再贅述

處理xml中的非法使用

在AndroidManifest.xml中，如果使用了系統(tǒng)權(quán)限如：

<uses-permission android:name="android.permission.BIND_CONTROLS" />

再如，使用了不屬于應(yīng)用的useid

android:sharedUserId="android.uid.systemui"

這些會(huì)在IDE中，用紅線標(biāo)識(shí)其錯(cuò)誤，

再如資源文件夾中使用

@*android:integer/config_mediumAnimTime

訪問非public的資源，也會(huì)報(bào)錯(cuò)

這些都屬于靜態(tài)代碼檢查工具的功能，我們將對其進(jìn)行一些修改。

針對上述錯(cuò)誤，可做如下修改:
方法一：

1. 打開AndroidManifest.xml文件之后，右鍵單擊
2. 選中Analyze->Configure Current File Analysis
3. 最后選擇Syntax

上面的步驟，是告訴IDE，對于當(dāng)前這個(gè)文件，只做語法檢查，不做其他檢查

方法二：
上面僅僅是非常粗暴的關(guān)掉了提示。同樣還可以通過File->Settings->Editor->Inspections 在打開的面板中，進(jìn)行精細(xì)的條件。這個(gè)涉及到inspect功能的詳細(xì)解讀，不在此贅述。

方法三：
除了通過圖形界面操作以外，還可以在當(dāng)前目錄下的lint.xml文件中進(jìn)行配置。
lint.xml支持的選項(xiàng)，可以通過如下命令得到：

./prebuilts/devtools/tools/lint --list

至此，你可以暢快的在Android Studio中進(jìn)行，java代碼以及xml代碼中的編輯工作了。

當(dāng)然，你也可以對IDE編輯器上面的報(bào)錯(cuò)，視而不見，這對于我們的編輯工作并沒有什么實(shí)質(zhì)性影響。

在Android studio中調(diào)試

關(guān)于Android studio怎么調(diào)試Android 應(yīng)用，此處不再介紹，請參考：
android 如何分析應(yīng)用的內(nèi)存（五）——Android studio的LLDB：http://t.csdn.cn/jSurw和android 如何分析應(yīng)用的內(nèi)存（十五）——Visual Studio Code 調(diào)試Android應(yīng)用：http://t.csdn.cn/wHOgd

本文只介紹，如何能讓SystemUI能夠正確的調(diào)試起來。

事實(shí)上，在進(jìn)行SystemUI的調(diào)試中，你將會(huì)發(fā)現(xiàn)local變量無法debug的場景。為了解決這個(gè)問題。需要處理如下幾個(gè)步驟：

1. 確定編譯的時(shí)候，添加了javac -g選項(xiàng)
2. 關(guān)掉AOSP中的優(yōu)化配置

確定編譯出來的class文件包含調(diào)試信息

在android 如何分析應(yīng)用的內(nèi)存（十四）——jdb命令行http://t.csdn.cn/GtbBH文章中，講解了使用javap進(jìn)行查看的命令。

接下來我們直接查看SystemUIApplication.class是否含有調(diào)試信息。

如果沒有上面的輸出，則嘗試如下修改：

1. Android.mk中增加：LOCAL_JAVACFLAGS += -g
2. Android.bp中增加：javacflags:["-g"]

然后重新編譯。并再次確定，如果依然沒有調(diào)試信息?？梢試L試切換成userdebug版本

關(guān)掉AOSP中的模塊優(yōu)化

在AOSP生成apk的環(huán)節(jié)中，有一個(gè)優(yōu)化環(huán)節(jié)，這個(gè)優(yōu)化環(huán)節(jié)包括資源的壓縮，無用代碼的剝離，混淆代碼等。為了不破壞調(diào)試信息，我們需要關(guān)閉優(yōu)化。如下：

1. Android.mk中添加：LOCAL_PROGUARD_ENABLED := false
2. Android.bp中添加：optimize:[enabled:false]

完成上述步驟之后，可關(guān)閉優(yōu)化功能，且能夠在單步調(diào)試中進(jìn)行本地變量的查看

開始調(diào)試代碼

為了能讓SystemUI啟動(dòng)的時(shí)候就等待調(diào)試器的加入，我們運(yùn)行下面的命令：

adb shell am set-debug-app -w com.android.systemui

上面代碼的詳細(xì)解釋，可參考：android 如何分析應(yīng)用的內(nèi)存（十五）——Visual Studio Code 調(diào)試Android應(yīng)用http://t.csdn.cn/JPBjC一文中的開始測試小節(jié)

調(diào)試結(jié)果

單步調(diào)試結(jié)果如下圖

在上面的圖中，可以一步一步單步下去，完成整個(gè)執(zhí)行流程的熟悉。

本篇是我們分析SystemUI的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，必不可少的環(huán)節(jié)，因?yàn)槟軌騿尾竭\(yùn)行，減輕了許多分析源碼的工作。說句人話就是少加班了。

至此，Android studio如何進(jìn)行SystemUI的源碼編輯和調(diào)試，介紹完畢。

從下一篇文章開始，我們將正式進(jìn)入SystemUI的源碼中，查看讓人魂?duì)繅衾@的SystemUI是怎樣被寫出來的。

另外，題外話，如果自己的PC性能還可以，可以使用一些AI工具，進(jìn)行輔助編程，比如筆者正在使用tabnine插件，再比如使用variable extractor將對象翻譯成json格式，然后使用工具，進(jìn)行圖形化查看，如前面文章中提及的Debug Visualizer工具