如何调试Android源码

关于如何调试Android源码问题，网上有很多文章，大概步骤就是:

下载Android源码
在本地编译整个源码
第二步编译成功后会生成一个idea工具，可以将Android源码转换成Idea工程(这一步会生成android.iml, android.ipr文件)
在Android Studio中导入第三步生成的两个文件，即可导入整个android源码

之后各种配置sdk路径，源码路径等等，非常麻烦。另外，最麻烦的是，下载Android源码比较缓慢，并且非常占存储空间，加上编译可能会占据150-200G的磁盘空间，对于一些个人电脑(例如我的mac存储空间就只有128G, 能用于放源码的空间就更少了)。鉴于此，想到两个问题：

是否需要下载整个Android 源码？
是否一定要将源码编译一次？

首先想到的一个问题是，通常我们会调试哪些代码？对大多数人而言，只是调试framework以及system server相关的代码，而这两部分代码都是在源码的frameworks/base项目下，那么是否可以只下载这一部分代码？

为了回答上述几个问题，先来看看android程序是怎么调试的？

Android是如何调试程序的？

调试机制

Android的调试机制采用java的远程调试，每个Android进程都有一个叫做jdwp的线程，本地debugger进程通过jdwp协议与运行在真实设备或者AVD上的android进程进行通行，主要通信内容包括两方面：

debugger向被调试进程发送命令(如：在某一行上设置断点，单步执行，运行到下一个断点等等)
debugger从被调试进程接收程序运行数据及状态等等(例如: 程序已经运行到某个断点，当前运行行号，变量值等等)

通过jdwp协议，debugger可以控制被调试进程到运行，了解当前运行状态，行号等等，通过行号结合源码，即可实现调试。

哪些进程可以被调试

要想调试一个进程，需要被调试进程满足两个条件：

进程执行到代码包含调试信息(主要就是行号)
本地的源码必须跟被调试进程所运行的代码完全一样，否则就牛头不对马嘴了
因此，被调试进程需要是debug的，通常编译debug的apk即可。另外，需要有与源码对应的手机(例如Google 的Nexus)。

有了行号信息，及源码，那Android Studio又是如何把他们关联起来都呢？

Android Studio如何关联源码与被调试程序?

要搞清这个问题，先来看看编译生成的debug apk是如何包含行号信息的。apk的代码最终都被打包到了dex文件中，因此，先来dex文件中看下能否找到相关信息。下面是一个Android项目中普通Java类

package log.test.com.myapplication;

public class Test {
    public void sayHello() {
        android.util.Log.d("test", "hello");
    }
}

通过dexdump查看dex中Test类都相关信息

Class #1097            -
159016   Class descriptor  : 'Llog/test/com/myapplication/Test;'
159017   Access flags      : 0x0001 (PUBLIC)
159018   Superclass        : 'Ljava/lang/Object;'
159019   Interfaces        -
159020   Static fields     -
159021   Instance fields   -
159022   Direct methods    -
Llog/test/com/myapplication/Test;
159037   Virtual methods   -
159038     #0              : (in Llog/test/com/myapplication/Test;)
159039       name          : 'sayHello'
159040       type          : '()V'
159041       access        : 0x0001 (PUBLIC)
159042       code          -
159043       registers     : 3
159044       ins           : 1
159045       outs          : 2
159046       insns size    : 8 16-bit code units
159047       catches       : (none)
0f430c:                                        |[0f430c] log.test.com.myapplication.Test.sayHello:()V
244434 0f431c: 1a00 cd44                              |0000: const-string v0, "test" // string@44cd
244435 0f4320: 1a01 822c                              |0002: const-string v1, "hello" // string@2c82
244436 0f4324: 7120 a43c 1000                         |0004: invoke-static {v0, v1}, Landroid/util/Log;.d:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I // method@3ca4
244437 0f432a: 0e00                                   |0007: return-void
244438       catches       : (none)
244439       positions     :
244440         0x0000 line=5
244441         0x0007 line=6
244442       locals        :
244443         0x0000 - 0x0008 reg=2 this Llog/test/com/myapplication/Test;
244444 
244445   source_file_idx   : 6457 (Test.java)

可以看到方法sayHello对应的positions

positions     :
159049         0x0000 line=5
159050         0x0007 line=6

源文件的第五行对应字节码第一行(从常量池读取"test"字符串)，源文件第六行对应字节码第七行(字节码从0计数，且上述代码为简化展示，去除了构造函数相关信息), 即return-void。
从上述dex文件内容还可以看到这个类对应第源文件是Test.java，以及
Class descritor(包含包名). 那么问题来了，有了行号和文件名，是否就能在Android Studio中定位到具体到源文件呢？
这里可以有两个猜想:

从src/java目录下找。
普通Android项目所有源码都是在src/java目录下，既然已经能拿到包
名和文件名，应该也就能找到对应到源码文件了。
Android studio会对所有到源码文件建立索引，并且同一个apk中不可能出现全限定名完全相同的类，猜测其会根据类全限定名，对源码文件建立索引。

为了验证猜想，我在src目录下新建一个子目录java2, 并建立相应对包名，然后将Test.java移动到对应到包目录下，然后启动进程，并attach到想应的进程，在Test.java中打上断点，其结果是，程序运行到断点处，依然能够停下。通过这个简单的实验，可以断定，猜想一必然是不正确的，那很可能就是猜想二了，鉴于没有好的方法去验证猜想二，暂且假定其就是对的。