rom-course/chapter-04

第四章 系统美化

​ 在我们日常生活中看到的任何一款商业化的定制Android系统中，都是有着其独特的系统UI，以及各种炫酷的操作界面。而Android系统开源的AOSP中的系统UI界面是非常简陋的，本章简单讲解如何个性化的系统UI定制，完整的美化整个系统是一个非常繁琐的工作，如果对于系统UI美化有着非常高的要求，可以选择基于魔趣（Mokee）系统进行定制功能。

4.1 系统美化简介

​ AOSP的UI界面是非常简陋的，其原因是由于AOSP是一个开源的项目，主要面向开发人员和技术爱好者。AOSP并不是为了提供最终用户的优美外观而设计的，而是用于供开发人员进行二次开发。此外，AOSP旨在提供一个实验平台，以便测试新的Android功能和特性。因此，AOSP界面相对简陋，主要是为了加快开发和测试过程，而不是提供给最终用户一个完整的Android体验。当然，用户也可以使用第三方界面，如各大手机厂商自家的界面或其他主题桌面等，来定制自己的Android体验，而这个打造UI展示的过程，就是对系统进行美化了。通常情况下，常见的对UI进行美化大致分为如下几项：

• 更换主题：可以在Google Play Store中下载各种主题软件，使Android的用户界面变得更加个性化。

• 自定义图标：使用图标包来替换默认的应用图标，为应用程序打造更加独特的外观。

• 安装桌面主题：可以下载和安装各种桌面主题应用程序，来定制主屏幕和菜单。

• 动态壁纸：将Android设备的背景设置为动态图片或视频，并可以使其与其他美化应用程序相互配合。

• 安装定制字体：可以下载和安装自己喜欢的字体，使Android系统上的应用程序和菜单更加丰富多彩。

• 使用第三方启动屏幕：像MIUI、华为等ROM都提供了自己的启动屏幕，使用第三方启动屏幕会更有个性化并提升用户体验。

• 自定义状态栏和导航栏：可以使用Xposed之类的Hook框架来替换状态栏和导航栏。

​ Android UI美化需求的目的是提高用户体验、突出品牌形象、展示产品价值和增加营销价值。设计美观、符合使用习惯、便于操作的用户界面对于Android设备的吸引力和实用性非常重要。下面简单介绍一下常见对美化系统的需求。

• 个性化：许多用户希望能够个性化自己的手机界面，让它看起来更加独特和有趣。这可以通过更改主题、图标、壁纸、字体等实现。

• 提高用户体验：美化UI还有一个目的是为了提高用户体验。优秀的用户界面可以提高用户的舒适度、使用效率和满意度，从而吸引更多的用户。

• 提高产品价值：一个好看的UI更容易吸引用户，从而提高产品的价值。这对于Android应用开发商或者手机厂商来说尤为重要。

• 突出品牌形象：对于企业，使其品牌形象在Android界面中得到突出展示也是有一定需要的，通过UI美化营造品牌形象。

• 凸显功能 : 突出重要功能，提高用户感知度和使用体验，可以通过UI设计实现。

• 改善可用性: 使用条件恶劣的环境下设计UI，如夜间、低光、震动等，来提高系统的可用性。

• 用户群体区分：美化UI还可以通过设计不同款式的主题来适应不同群体的需求，例如儿童、青少年、年轻人、老年人等。

​ 下图展示的是Google官方的Android Rom桌面图以及自己编译AOSP的桌面图。

​ 从上图中可以看处明显差异，Google官方的ROM相较于AOSP ROM多了一些功能和应用，例如：谷歌应用套件：Google Mobile Services（GMS）包含了各种谷歌应用，如Gmail、Google Maps、Play商店等等。这些应用在AOSP ROM中是没有的。

​ 由于许多Android应用程序和服务都是由Google提供的，并且需要授权才能使用，因此在某些情况下，如果设备没有预装Google应用程序和服务，则无法获得它们。因此，一些 Android爱好者和开发者创建了GApps包，通过安装这些包，可以在自己的设备上获得Google应用程序和服务。，包括谷歌商店、谷歌地图、谷歌浏览器、谷歌日历、Gmail等等，如果想要的是一个界面类似官方的ROM，直接从官网：https://opengapps.org/下载GApps刷入即可。由于GApps目前暂不支持AOSP12，这里就不再详细展开讲诉如何将其内置了。

4.2 常见的系统美化方式

​ UI界面美化并不是一件非常难的事情，随着用户的需求，有着各类产品可以方便快捷的美化Android的界面展示。

​ 最简单的美化方式，就是直接使用一些管理主题壁纸图标的App来管理UI界面资源，这种方式无需对美化过程进行了解，只需要挑选喜欢的资源进行替换就能完成对部分UI界面进行变动。缺点就是较为被动，App提供的功能并不能完全满足一些人的定制需求。这种方式通常适用于普通Android用户。

​ 其次是使用ROM编辑类的工具，将编译好的镜像导入，然后由工具进行解析后，再修改主题，图标等。最后替换资源生成新的镜像，这种方式同样不需要深入了解具体美化的原理，但是和上一种相同的问题，提供的功能有限，并且类似的工具非常少见。并且还需要有一定的刷机经验。这种方式适用于一些Android发烧友。

​ 最后就是从原理层面了解资源所在位置，如何修改Android源码替换资源。实现对系统UI的定制化，从根本上解决美化系统的问题，编译出来的镜像直接刷机后就能获得美化后的界面。这种定制方式的难度最高，同时也是最根源的办法。当掌握原理后，那么以上两种方式是如何做到美化的同样也会了如指掌。

4.3 美化UI的原理

​ 在AOSP源码中，系统资源的目录位置取决于特定的应用、部件或系统服务。以下是AOSP源码中一些常见的系统图标资源目录及其位置：

​ 1、Android框架（AOSP源码树下的frameworks/base/core/res/）：这些图标资源包括桌面、通知栏、设置等应用程序的图标。

​ 2、系统UI（AOSP 源码树下的frameworks/base/packages/SystemUI/res/）：这些图标资源包括状态栏、快捷设置面板、锁定屏幕、任务管理器等。

​ 3、电话（AOSP源码树下的packages/apps/PhoneCommon/res/drawable/）：这些图标资源包括来电、拨号、通话记录等电话应用图标。

​ 4、联系人（AOSP 源码树下的packages/apps/Contacts/res/drawable/）：这些图标资源包括联系人、群组、通讯录等联系人应用图标。

​ 有多种方式可以修改UI，例如通过修改Android源码中对资源的配置，达到修改系统UI的目的，大多数的系统UI相关的资源和配置都存放在目录frameworks/base/core/res/。通过修改这些资源文件来实现改变系统UI的外观样式，而图标相关的素材一般在这个目录下的drawable-*的子目录中。可以直接替换图标素材来实现修改图标，或者是替换framework-res.apk实现切换主题。

​ 在源码编译刷入手机后，在手机中会有默认自带文件./system/framework/framework-res.apk，这是存放Android系统UI界面的资源文件，图片、布局、颜色、字符串等。它包含了Android Framework中的所有公共资源。当Android应用程序需要使用系统级的UI资源时，就可以访问并使用这些资源。

​ framework-res.apk 和 SystemUI.apk 都是Android操作系统的应用程序包，SystemUI.apk同样也是系统UI相关的，但是他们的主要功能不同。

• framework-res.apk 包含了Android操作系统的核心UI 组件（资源文件），例如系统主题、UI 图标、颜色的定义、字体、过渡动画等等。。

• SystemUI.apk 负责设备状态栏和通知管理，锁定屏幕上的日期和时间, 系统UI中的图标、通知中心等等。当用户接收到来自应用程序或系统的通知时，负责将通知以可视化的方式展示给用户，并允许用户控制通知和设备状态栏的设置。

​ 由于 framework-res.apk 包含了 Android 操作系统的核心资源文件，因此它也被包括在 SystemUI.apk 中使用的资源文件中。这类系统应用程序包，通常不能被用户直接安装或卸载。不过，该应用程序包可以被理解为Android系统的一部分，针对其进行开发将有助于开发人员了解并扩展Android系统界面。

​ 在AOSP中，framework-res.apk 文件的源代码位于 frameworks/base/core/res/ 目录下。这个目录包含了Android系统中的大量资源文件，例如布局文件、字符串、颜色、图标等等。

4.4 修改壁纸

​ 在前文中的图文和Google官方ROM对比的界面，就是Android的UI界面中的壁纸了，壁纸是在手机主页面也就是Launcher中背景图，壁纸可以在手机中进行切换修改，同样也可以直接修改掉默认的壁纸，默认壁纸的路径是frameworks/base/core/res/res/drawable-nodpi/default_wallpaper.png。下图是AOSP中的默认壁纸。

​ 知道壁纸素材的路径后，可以通过对这个素材进行替换来达到目的，同样也可以通过查找设置的地方，修改默认设置选项，将壁纸切换为另一张图片来达到修改壁纸的目的，前者的好处在于简单快捷，替换素材即可。而后者在于稳妥，随时可以调整切换回原素材。替换的方式较为简单就不再细说，这里看看通过修改设置的实现。

​ 首先，找到一个新的壁纸素材命令为new_wallpaper.png，然后放到目录frameworks/base/core/res/res/drawable-nodpi/下，并且在res目录下的values/symbols.xml中添加相应的配置。

...
<!-- 在default_wallpaper下面添加一条新数据 -->
<java-symbol type="drawable" name="default_wallpaper" />
<java-symbol type="drawable" name="new_wallpaper" />
...

​ 接下来，修改默认壁纸设置的源码，将默认壁纸设置为新的图片。

public class WallpaperManager {
    ...
    private static final String PROP_WALLPAPER = "ro.config.wallpaper";
    private static final String PROP_LOCK_WALLPAPER = "ro.config.lock_wallpaper";
    private static final String WALLPAPER_CMF_PATH = "/wallpaper/image/";
	...
    public static InputStream openDefaultWallpaper(Context context, @SetWallpaperFlags int which) {
        final String whichProp;
        final int defaultResId;
        if (which == FLAG_LOCK) {
            return null;
        } else {
            whichProp = PROP_WALLPAPER;
            // 原本默认使用default_wallpaper，修改成最新的new_wallpaper
//             defaultResId = com.android.internal.R.drawable.default_wallpaper;
            defaultResId = com.android.internal.R.drawable.new_wallpaper;
        }
        // 优先从属性ro.config.wallpaper中获取一个默认的壁纸路径
        final String path = SystemProperties.get(whichProp);
        final InputStream wallpaperInputStream = getWallpaperInputStream(path);
        if (wallpaperInputStream != null) {
            return wallpaperInputStream;
        }
        // 属性路径获取失败后，尝试从cmf路径中获取默认壁纸
        final String cmfPath = getCmfWallpaperPath();
        final InputStream cmfWallpaperInputStream = getWallpaperInputStream(cmfPath);
        if (cmfWallpaperInputStream != null) {
            return cmfWallpaperInputStream;
        }
        // 前两个失败的情况，从默认资源文件中获取默认壁纸
        try {
            return context.getResources().openRawResource(defaultResId);
        } catch (NotFoundException e) {
            // no default defined for this device; this is not a failure
        }
        return null;
    }

    private static InputStream getWallpaperInputStream(String path) {
        if (!TextUtils.isEmpty(path)) {
            final File file = new File(path);
            if (file.exists()) {
                try {
                    return new FileInputStream(file);
                } catch (IOException e) {
                    // Ignored, fall back to platform default
                }
            }
        }
        return null;
    }

    private static String getCmfWallpaperPath() {
        return Environment.getProductDirectory() + WALLPAPER_CMF_PATH + "default_wallpaper_"
                + VALUE_CMF_COLOR;
    }
    ...
}

​ 从源码中看到可以从三个地方获取默认壁纸，同样想要修改也能从这三个方式着手，比如添加一个属性设置默认壁纸路径，或者修改cmfpath的路径设置默认壁纸。修改后重新编译系统，刷入手机即可看到手机壁纸发生了变化。

source ./build/envsetup.sh

lunch aosp_blueline-userdebug

make update-api -j8

make -j$(nproc --all)

4.5 修改图标

​ 修改图标前，首先需要对res的目录结构有个简单的认知。Android中有两种类型的资源文件：drawable 和 mipmap。drawable 主要用于存储非应用程序图标资源，例如按钮、菜单、列表等等。而 mipmap 则主要用于存储应用程序图标资源。

​ 在Android中资源文件是按屏幕的密度来进行分类的，屏幕密度是指在给定空间内包含多少个像素点，通常以“每英寸像素点数（pixels per inch, ppi）”为单位来表示，Android将屏幕密度划分为以下几类：

• ldpi：低密度屏幕，大约120ppi。
• mdpi：中等密度屏幕，大约160ppi。
• hdpi：高密度屏幕，大约240ppi。
• xhdpi：超高密度屏幕，大约320ppi。
• xxhdpi：极高密度屏幕，大约 480ppi。
• xxxhdpi：超极高密度屏幕，大约640ppi。
• night：特殊的资源目录，用于存储夜间模式下使用的图像资源。
• nodpi：特殊的资源目录，用于存储不针对任何屏幕密度分类的图像资源。

​ 通常情况下，Android应用程序需要为不同的屏幕密度提供不同版本的图像资源，以确保在不同的设备上以最佳方式显示。例如，在 drawable-mdpi 目录中存储基于中等密度屏幕（mdpi）的图像资源，而在 drawable-hdpi 目录中存储基于高密度屏幕（hdpi）的图像资源。

​ 然而，有时候应用程序需要使用固定大小的图像资源，并且不希望这些图像被缩放或扩展以适应不同的屏幕密度。在这种情况下，就可以使用 drawable-nodpi 目录来存储这些图像资源。这些图像将忽略设备的屏幕密度，并显示为其原始大小。例如在前文看到的桌面壁纸，就是使用的nodpi目录存放的资源文件。

​ 需要注意的是，使用 drawable-nodpi 目录要慎重考虑，并尽可能避免使用。因为它们不适用于适应不同屏幕密度的需求，可能会导致在某些设备上显示不正确。需要确保图像资源已经按照目标大小进行了生成，并且能够在所有设备上显示正确。

​ 根据以上的信息，知道了图标是在res中mipmap开头的目录中。在这里以桌面的中的Setting应用为例子，找到目录packages/apps/Settings/res/mipmap-hdpi/看到了对应桌面中Setting的应用程序图标，文件名为ic_launcher_settings.png。而要替换该图标，直接使用新文件替换该图标即可。

​ 当然，如果要全部手动替换，来将系统中的图标更换是非常费力的一件事情，所以在了解完替换图标的原理后，可以通过开发一个简单的脚本来完成，例如Setting的图标是ic_launcher_settings.png，Contacts的图标是ic_contacts_launcher.png，Calendar的图标为ic_launcher_calendar.png，将系统中的常用图标找齐对应的文件名后，通过脚本来搜索目录，找到对应路径，然后根据新的素材文件对其一一替换，即可完成批量的工作。实现代码如下。

import os
import shutil
import subprocess

# 执行cmd命令
def exec(cmd):
    proc = subprocess.Popen(
        cmd,
        shell=True,
        stdout=subprocess.PIPE,
        stderr=subprocess.STDOUT,
        stdin=subprocess.PIPE  # 重定向输入值
    )
    proc.stdin.close()  # 既然没有命令行窗口，那就关闭输入
    result = proc.stdout.read()  # 读取cmd执行的输出结果（是byte类型，需要decode）
    proc.stdout.close()
    return result.decode(encoding="utf-8")

# 替换图标
def replacePng(target,appName):
    # 搜索该路径下的图标
    cmdRes = exec(f"find /home/king/android_src/mikrom12_gitlab/packages/ -name {target}")
    filePathList = cmdRes.split("\n")
    curpath=os.getcwd()
	# 遍历所有搜到的结果
    for filepath in filePathList:
        if filepath=="":
            continue
        # 为了避免其他应用的同名素材图标，所以使用appName过滤一下
        if appName not in filepath:
            continue
        print('Found file: ' + filepath)
        # 先将文件进行备份
        shutil.copy(filepath,filepath+".bak")
        # 然后将当前目录准备好的替换文件复制进去
        replacePath=curpath+"/images/"+target
        # 如果新文件不存在，则结束该文件的替换
        if os.path.exists(replacePath)==False:
            print("not found replace file:",replacePath)
            break
        shutil.copy(replacePath, filepath)

# 使用备份的文件还原该图标
def unReplacePng(target):
    # 查找目标文件
    cmdRes = exec(f"find /home/king/android_src/mikrom12_gitlab/frameworks/base/packages/ -name {target}")
    filePathList = cmdRes.split("\n")
    # 遍历所有结果
    for filepath in filePathList:
        if filepath=="":
            continue
        print('Found file: ' + filepath)
        # 备份文件如果存在，则将其还原
        bakfile=filepath + ".bak"
        if os.path.exists(bakfile):
            shutil.copy(bakfile, filepath)
            print("unReplace file:",bakfile)

def main():
    # 替换为新素材
    replacePng('ic_launcher_settings.png',"Setting")
    replacePng('ic_contacts_launcher.png',"Contacts")
    replacePng('ic_launcher_calendar.png',"Calendar")
	
    # 还原素材
    # unReplacePng('ic_launcher_settings.png')
    # unReplacePng('ic_contacts_launcher.png')
    # unReplacePng('ic_launcher_calendar.png')

if __name__ == '__main__':
    main()

4.6 修改开机动画

​ 在Android中的开机动画并不是一个视频文件，或者gif文件，而是一个名为bootanimation.zip的压缩包文件。在这个压缩包文件中，有着若干png格式的图片，以及一个desc的描述文件，在开机时，系统会按照描述文件依次播放图片，关于该压缩文件的说明文档可以查看源码中的文件frameworks/base/cmds/bootanimation/FORMAT.md，下面是开机动画压缩包中的包含的文件说明。

    desc.txt - a text file
    part0  \
    part1   \  directories full of PNG frames
    ...     /
    partN  /

​ 解压开机动画压缩包后的文件如下图。

​ desc.txt文件内容如下。

832 520 30
c 1 30 part0
c 1 0 part1
c 0 0 part2
c 1 30 part3
c 1 0 part4
c 1 0 part5

​ 第一行的832 520是图片的分辨率，30是播放帧率，每秒播放30张图片。

​ 第二行中，c 表示该部分将播放到完成，不管其他部分是否已经播放完毕。与此相反，如果第一个参数是p 表示该部分将一直播放，直到被新的部分替换或整个动画结束。第二个参数1代表播放1次。第三个参数表示播放的间隔，第四个参数表示对哪个目录的图片生效。

​ 查看其中一个目录下的文件如下图。

​ 对这些了解后，接着开始对其进行替换，为了便于简单演示，就不找新的素材进行替换了，直接讲androidtv的开机动画替换为当前开机动画，找到文件device/google/atv/products/bootanimations/bootanimation.zip，将其复制到自定义的任意目录，例如新建目录packages/bootstart/，将启动动画拷贝到该目录中。然后在文件build/make/target/product/generic_system.mk添加配置，将其拷贝到system/media/目录下。相关修改如下。

PRODUCT_COPY_FILES += \
    packages/bootstart/bootanimation.zip:system/media/bootanimation.zip \

​ 如果是自己制作的开机动画压缩包，可以在desc.txt所在的目录中执行命令zip -0 -r ../bootanimation-832.zip ./*，则会在上一级目录生成新的动画压缩文件。

​ 最后编译后，重新刷机。在开机时，即可看到开机动画发生了变动。在开机进入系统后，如果想要重新播放开机动画，可以执行下面的命令。

adb shell
setprop ctl.start bootanim #执行开机动画
getprop ctl.start bootanim #停止开机动画

​