一文了解Android构建工具——AAPT2

什么是AAPT2(Android Asset Packaging Tool)

在Android开发过程中，我们通过Gradle命令，启动一个构建任务，最终会生成构建产物“APK”文件。常规APK的构建流程如下：

android构建.png

（引用自Google官方文档）

• 编译所有的资源文件，生成资源表和R文件；
• 编译Java文件并把class文件打包为dex文件；
• 打包资源和dex文件，生成未签名的APK文件；
• 签名APK生成正式包。

老版本的Android默认使用AAPT编译器进行资源编译，从Android Studio 3.0开始，AS默认开启了 AAPT2作为资源编译的编译器，目前看来，AAPT2也是Android发展的主流趋势，学习AAPT2的工作原理可以帮助Android开发更好的掌握APK构建流程，从而帮助解决实际开发中遇到的问题。

AAPT2的可执行文件随Android SDK的Build Tools一起发布，在Android Studio的build-tools文件夹中就包含AAPT2工具，目录为（SDK目录/build-tools/version/aapt2）。

aapt2路径.png

所以AAPT的作用，总结起来就是在APK打包的过程中对静态资源文件进行编译，打包。

这里可能会有一个疑问：

Java文件需要编译才能生class文件，这个我能明白，但资源文件编译到底是干什么的？为什么要对资源做编译？

这里先插个眼，带着这个问题去深入学习AAPT，然后慢慢解开这个问题。

AAPT2如何工作

和AAPT不同，AAPT2把资源编译打包过程拆分为两部分，即编译和链接：

• 编译阶段：将资源文件编译为二进制文件（flat)
• 链接阶段：将编译后的文件合并，打包成单独文件。

通过把资源编译拆分为两个部分，AAPT2能够很好的提升资源编译的性能。例如，之前一个资源文件发生变动，AAPT需要做一全量编译，AAPT2只需要重新编译改变的文件，然后和其他未发生改变的文件进行链接即可。

AAPT2常用命令：

二级命令	含义
compile	编译资源，用于链接
link	链接资源至一个apk
…	其它命令，通过aapt2 -h查看

Compile命令

Complie指令用于编译资源，AAPT2提供多个选项与Compile命令搭配使用，如下：

aapt2命令选项.png

Compile的一般用法如下：

aapt2 compile path-to-input-files [options] -o output-directory/

Compile 命令会对输入的资源文件的路径做校验，输入文件的路径必须满足path/resource-type[config]/file，否则会编译报错：error: bad resource path.

aapt2编译报错.png

新建一个目录drawable-hdpi，把用来测试的图片放在这个目录下，然后执行命令：

aapt2 compile drawable-hdpi/aapt2路径.png -o .

可以看到当前目录多了一个drawable-hdpi_aapt2.flat的文件。

在Android Studio中，可以在app/build/intermediates/merged_res/debug/ 目录下找到编译生成的.flat文件。

android studio打包产生的flat文件.png

当然Compile也支持编译多个文件。

aapt2 compile path-to-input-files1 path-to-input-files2 [options] -o output-directory/

编译整个目录,需要制定数据文件，编译产物是一个压缩文件，包含目录下所有的资源，通过文件名把资源目录结构扁平化。

aapt2 compile --dir .../res [options] -o output-directory/resource.ap_

我们找个简单的Android项目测试下，首先进到项目的app/src/main目录下，然后执行命令：

aapt2 compile --dir ./res -o resource.ap_

可以看到产生了一个压缩文件，用命令unzip -lv resource.ap_查看，可以看到里面是一堆.flat的文件

aapt2 compile编译目录.png

随便找其中的一个文件打开，是乱码的，那么这个FLAT文件是到底是什么？我们先接着看aapt2的链接阶段，晚点再探讨这个话题。

Link命令

在链接阶段，AAPT2 会合并在编译阶段生成的所有中间文件（.flat文件），并将它们打包成ZIP包（最终APK的原型，由于不包括DEX文件且未签名，所以无法正常安装）。

链接资源使用link子命令，如下所示：

aapt2 link -o build/output.apk \
    -I $ANDROID_HOME/platforms/android-29/android.jar \
    --manifest build/intermediates/manifests/full/debug/AndroidManifest.xml \
    build/layout_activity_main.xml.flat \
    build/values_styles.arsc.flat \
    build/values_colors.arsc.flat \
    build/values_strings.arsc.flat \
    build/mipmap-xxxhdpi_ic_launcher.png.flat \
    build/mipmap-xxxhdpi_ic_launcher_round.png.flat

AAPT2容器

FLAT文件是AAPT2编译的产物文件，也叫做AAPT2容器，文件由文件头和资源项两大部分组成。

1. 文件头

Size(in bytes)	Field	Description
4	magic	AAPT2容器文件标识，AAPT或0x54504141
4	version	AAPT2容器版本
4	entry_count	容器中包含的条目数(一个flat文件中可以包含多个资源项)

用UltraEdit编辑上面任意一个flat文件，内容如下：

UE打开flat文件.png

可以看到前4个字节是0x54504141(为啥不是0x41415054?因为是小端机器)，标识该文件是一个AAPT容器文件；紧接着4个字节是0x00000001表示该文件的版本号是1，接着4个字节是0x000000001表示该文件只有一个资源项。

关于二进制文件的逆向工具，类Unix系统都自带xxd命令，可以直接输出二进制文件的十六进制格式：

xxd values-de_values-de.arsc.flat

或者使用Vim打开二进制文件，然后在命令模式中输入：

:%!xxd

在Windows系统中，则可以用UE(UltraEdit)打开二进制文件分析。

2. 资源项

先用一个表格看下资源项的数据格式：

Size(in bytes)	Field	Description
4	entry_type	资源类型，目前仅支持2种类型，RES_TABLE和RES_FILE
8	entry_length	资源文件数据长度
若干	entry_data	资源数据

entry_type值分为两种类型:

• 当entry_type的值等于0x00000000时，为RES_TABLE类型。
• 当entry_type的值等于0x00000001时，为RES_FILE类型。

很显然我们这里打开的文件是一个RES_FILE类型，因为这里的entry_type为0x00000001。

接着8个字节0x000000000001BFC8表示该资源文件的长度，转为十进制，也即114632个字节。换算成以k为单位，就是111.95k，我们查看资源文件大小也刚好是112k。

资源文件大小.png

接下来就是资源数据了，接下来看下RES_FILE文件的格式：

Size(inf bytes)	Field	Description
4	header_size	header的长度
8	data_size	data的长度
header_size	header	表示protobuf序列化的CompiledFile结构
x	header_padding	0-3个填充字节，用于data 32位对齐
data_size	data	资源文件内容(PNG, 二进制, XML或者protobuf序列化的XmlNode结构)
y	data_paddning	0-3个填充字节，用于data 32位对齐

可以用一张图看下完整的RES_FILE类型的flat文件的格式：

RES_FILE类型的flat文件格式.png

接着看刚才打开的.flat文件，0000003F4个字节，也即63表示该RES_FILE的header长度是63个字节，然后接着8个字节0x000000000001BF7B表示数据文件的长度，也即114555个字节。

这里的data_length和上面的entry_length不是同一个长度，data_length指的是编译之前原始文件的数据长度(这里指原始png文件)，而entry_length指的是编译之后整个flat文件的长度。

接下来就是header部分，前面计算了header的长度是63位，所以这里63个字节表示header，然后紧接着一个00是header_padding用来做32位对齐。

然后接下来的114555个字节就是原始文件的数据内容(也即是png的内容)，最后一个00是用来填充数据做32位对齐的。

总结一下，我们前面计算了整个flat文件的大小是114632个字节，114632=4(用来存储header的长度)+8(用来存储data的长度)+63(header)+1(1个填充字节，用来填充header进行32位对齐)+114555(编译之前整个png的文件长度)+1(1个填充字节，用来填充data进行32位对齐)

最后用一张图看下上边分析的RES_FILE格式：

RES_FILE格式图示.png

另一种格式RES_TABLE格式比较简单，其实就是ResourceTable的protobuf序列化结果。数据结构如下：

// Top level message representing a resource table.
message ResourceTable {
    // 字符串池
    StringPool source_pool = 1;
    // 用于生成资源id
    repeated Package package = 2;
    // 资源叠加层相关
    repeated Overlayable overlayable = 3;
    // 工具版本
    repeated ToolFingerprint tool_fingerprint = 4;
}

资源表（ResourceTable）中包含：

StringPool：字符串池，字符串常量池是为了把资源文件中的string复用起来，从而减少体积，资源文件中对应的字符串会被替换为字符串池中的索引。

message StringPool {
  bytes data = 1;
}

Package：包含资源id的相关信息。

// 资源id的包id部分，在 [0x00, 0xff] 范围内
message PackageId {
  uint32 id = 1;
}
// 资源id的命名规则
message Package {
  // [0x02, 0x7f) 简单的说，由系统使用
  // 0x7f 应用使用
  // (0x7f, 0xff] 预留Id
  PackageId package_id = 1;
  // 包名
  string package_name = 2;
  // 资源类型，对应string, layout, xml, dimen, attr等，其对应的资源id区间为[0x01, 0xff]
  repeated Type type = 3;
}

资源id的命令方式遵循0xPPTTEEEE的规则，其中PP对应PackageId，一般应用使用的资源为7f，TT对应的是资源文件夹的名成，最后4位为资源的id，从0开始。

总结

通过本文，了解到AAPT2（Android 资源打包工具）是一个构建工具，Android Studio 和 Android Gradle Plugin 使用它来编译和打包应用的资源。AAPT2 会解析资源、为资源编制索引，并将资源编译为针对 Android 平台进行过优化的二进制格式。

在本文的开头，我们有如下的问题：

Java文件需要编译才能生.class文件，这个我能明白，但资源文件编译到底是干什么的？为什么要对资源做编译？

主要原因在于 AAPT2 将资源打包过程拆分成了两个阶段：「编译阶段」和「链接阶段」，为了在链接阶段得到资源更详细的信息，例如：资源名称、配置信息（Configuration） 等，因此，直接将资源的元信息连同资源本身一同编码进 AAPT2 容器文件中，这样，资源链接的过程可以完全与编译过程解耦了，而且，对于增量构建来说，这样大大提升了资源打包的性能。这样如果只是修改了其中若干个资源文件，则只需要对这些资源文件单独编译然后再链接，而不用对所有的资源文件重新链接，大大提高了性能。

参考链接：

• AAPT2产物逆向
• Android构建工具–AAPT2源码解析（一）