Android APK 安装包

最近本人了解了一些关于Android APK安装包的知识,在此写下一篇博客进行总结。

APK总览

APK是AndroidPackage的缩写,即Android安装包(apk)。APK文件其实是zip格式,但后缀名被修改为apk,我们可以通过更改后缀名的方式来解压缩apk文件,解压后的内容如下图所示:
Android APK 安装包_第1张图片

APK内容

apk文件解压后包含以下内容:

(1)res目录:用于存放Android资源文件的目录,其中的文件均经过编译,有多个子目录用于区分具体的资源文件类型:
  • anim:补间动画和逐帧动画文件
  • animator:属性动画文件
  • color:颜色文件
  • drawable:图片文件
  • layout:布局文件
  • menu:菜单文件
  • mipmap:理论上仅用于存放应用icon图标,用于主屏幕图片展示,其余图片文件应存放在drawable中
  • raw:原生视频、音频资源
  • transition:转场动画效果
  • xml:原生xml文件
值得注意的是,每个子目录都可以拥有标识相应分辨率与机型大小作为后缀,如“xxhdpi”,的子目录。

(2)assets目录:用于存放需要打包到APK中的静态文件,文件没有进行编译,访问时需要使用AssetManager类

(3)META-INF目录:即Metadata infomation元数据(又称中介数据、中继数据,用于描述数据的数据)信息目录,该目录下主要包含以下三个文件:
  • MANIFEST.MF:摘要文件,列出了apk的所有文件,以及这些文件内容所对应的base64-encoded SHA1 哈希值,用于验证apk文件的完整性,判断apk是否被篡改
  • CERT.SF:摘要签名文件,它列出了MANIFEST.MF这个文件中每条信息的hash值,用于验证摘要文件是否被篡改
  • CERT.RSA:该文件保存了解密用的公钥,以及加密算法等信息
(4)AndroidManifest.xml:Android的应用配置文件,描述了应用的总体信息,需要使用的用户权限以及组件等等,已被编译

(5)classes.dex:能用于dalvik执行的字节码,由多个.class的Java字节码文件组合而成

(6)resources.arsc:资源配置文件,用于记录资源文件与资源id之间的映射关系,res/values中的信息大部分被编译在此处

(7)lib目录:Android依赖的Native库的目录,其中会根据不同的cpu架构分为多个子目录

APK编译过程

APK的大致编译过程如下图所示:
Android APK 安装包_第2张图片

  1. 编译器将源代码转换成 DEX(Dalvik Executable) 文件(其中包括运行在 Android 设备上的字节码),将所有其他内容通过aapt(Android Asset Packaging Tool) 转换成已编译资源,编译成二进制文件
  2. APK 打包器将 DEX 文件和已编译资源合并成单个 APK
  3. APK 打包器使用调试或发布密钥库签署您的 APK
  4. 在生成最终 APK 之前,打包器会使用 zipalign 工具对应用进行优化,减少其在设备上运行时的内存占用
官方链接: https://developer.android.google.cn/studio/build/index.html

APK安装过程

Android的应用apk安装涉及如下几个目录:
  • /data/app:存放用户安装的apk目录,安装时会把apk复制到这里
  • /data/data:应用安装完成后,会在该目录下生成与apk包名(packagename)一样的文件夹,用于存放应用数据
  • /data/dalvik-cache:存放apk的odex文件,便于应用启动时直接执行
具体的安装过程如下:
首先,系统会把apk复制到/data/app下,然后通过META-INF下的文件校验apk的签名是否正确,检查apk的结构是否正常,进而解压并校验dex文件。如果dex文件没有被破坏,则会把dex文件优化为odex文件,使得程序的启动时间加快,同时,在/data/data目录下建立与apk包名相同的文件夹。如果apk中有Native库,lib目录的话,系统会判断so库的名字是否正确,并根据系统cpu架构解压对应的so库到/data/data/packagename/lib下。

附,odex的内容如下所示:
Android APK 安装包_第3张图片
odex文件在原来的dex文件头添加了一些数据,在文件尾部添加了程序运行时需要的依赖库和辅助数据,使得程序运行速度加快。

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