第二章 系统开发环境与工具
2.1 重新看待系统定制
经过第一章的学习，对AOSP定制进行了简略的了解后，如果你是完全不懂的小白，相信这时在你的心中已经对系统定制开发有了大致的理解。是的，简单来说，所谓的系统定制就是相当于在一款成熟的产品上进行二次开发。和我们二次开发其他项目的学习步骤也不会有太大的出入，细节的区别就在于Android源码相比其他项目要更加庞大。
尽管Android源码非常庞大，但是我们并不需要完整的吃透所有代码。我们要学会的是分析的思路，学会看代码，了解Android的部分运行原理，然后思考如何达到自己的目的，最后去尝试实现。
学习的流程就和我们二次开发其他应用一样，第一步我们要了解如何将项目成功编译并运行。这一章将详细讲解在各种不同的环境下，我们应该如何编译Android源码，并将其刷入手机中。
2.2 环境准备
2.2.1 Windows
由于在Windows中缺少了各种底层支持，所以一般情况我们不会直接在Windows环境中编译，而是选择在Windows中创建一个Linux的虚拟环境，然后在虚拟环境中安装编译所需要用到的底层依赖。而Windows的虚拟机环境我们有多种选择，例如Docker、WSL2、Vmware。
三种虚拟环境我都尝试过编译，其中Docker在Windows的体验并不怎么好，特别是在我们编译需要较大体积硬盘的情况下，完整编译后，下次开机耗时明显变高。如果不擅长折腾的话，不太建议在Windows下采用Docker来编译源码。
WSL2是Windows下内置的Linux子系统，是一个非常轻量化的Linux系统，如果你是属于那种又想在Windows中编译，但是又不想打开虚拟机，那选择WSL2就没错了。使用起来的感觉就好似直接使用命令行一样。并且编译性能相比Vmware要更加高效。在我的笔记本环境中，WSL2完整编译的耗时为130分钟，而Vmware的耗时是170分钟，这是因为它是完全直连计算机硬件，无需虚拟化硬件的。所以性能是有较为显著的提升。
如果你是Windows10的环境，那么你需要先查询当前系统版本，必须是18917或更高的版本才支持WSL2。在cmd命令行中输入winver查看当前版本
由于是系统自带的，所以安装起来非常方便，可以直接在控制面版->程序->启动或关闭Window功能中开启支持即可，如下图
或者是采用命令的方式开启虚拟机平台和Linux子系统，使用管理员权限启动PowerShell。
执行下面的命令开启功能
//启用虚拟机平台
Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName VirtualMachinePlatform
//启用Linux子系统
Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Windows-Subsystem-Linux
启动完成后重启计算机，然后我们就可以开始安装一个ubuntu了。直接打开Microsoft Store应用商店搜索ubuntu，然后选择自己需要的版本即可，例如我安装的是22.04版本，如下图。
成功获取ubuntu后，从应用中启动ubuntu即开始正式安装。安装完成后，我们点细节需要处理，子系统需要迁移，由于应用商店默认会给我们安装在C盘中，而我们编译系统会占用相当大的空间，所以必须将子系统迁移到其他硬盘中。首先打开命令行工具查询当前的子系统名称。
wsl -l -v
NAME STATE VERSION
* ubuntu22 Running 2
然后我们将这个子系统导出，并且注销掉，然后再重新导入放在其他磁盘的子系统。
//导出子系统
wsl --export ubuntu22 E:\wsl2\ubuntu22.tar
//注销之前的虚拟机
wsl --unregister ubuntu22
//重新导入虚拟机,并且指定新的虚拟机存放位置
wsl --import ubuntu22 E:\wsl2\ubuntu22_wsl E:\wsl2\ubuntu22.tar
这时我们在直接在命令行执行wsl即可进入子系统。
使用WSL2主要是在于轻量级和更优的高性能，一般都是命令模式的linux，即使我们在WSL2中安装了图形界面，也会存在一些依赖缺陷，所以使用WSL2开发时，一般是在Windows使用插件来远程代码管理进行开发。例如使用vscode就直接用wsl插件可以快速的远程访问代码，或者是安装ssh服务后，使用remote ssh插件进行代码修改。
如果我们需要完整的Linux虚拟机，使用VMware会更加的省事。步骤也非常简单流程如下。
1、下载并安装VMware虚拟机，然后下载ubuntu22.04镜像。
2、VWware创建虚拟机，选择指定镜像
3、设置初始账号密码
4、选择虚拟机保存位置，这里不要保存在c盘，记得磁盘要有至少300G的空间
5、虚拟硬件CPU核心根据你的电脑配置进行调整，尽量多分点给虚拟机。
6、虚拟内存分配，至少保证16G以上的内存，否则可能会碰到内存不足编译失败的情况。
7、虚拟硬盘分配，这里至少分配300G的空间，考虑到性能，我选择的是单文件吗，这里如果选择立即分配所有磁盘空间，能提高一定的性能。如果你的电脑配置不是很高，建议你选择立即分配。
虚拟机开机后将默认进入Ubuntu安装界面，按照提示进行选择语言，区域等待安装完成即可。
2.2.2 Linux
Linux系统的选择非常多，一般情况首选最新的Ubuntu LTS稳定版即可。首先是安装我们必备的开发工具。
1、Android Studio下载并安装，下载地址：https://developer.android.google.cn/studio/
2、Clion下载并安装，下载地址：https://www.jetbrains.com/zh-cn/clion/
3、vscode下载并安装，下载地址：https://code.visualstudio.com/
然后用命令更新一下软件，并安装一下基本的工具
// 更新软件列表
sudo apt update -y && sudo apt upgrade -y
// 安装python和apt-utils
sudo apt-get install -y apt-utils python3 python3-pip python2
// 安装pip
pip install -U pip
// 设置pip使用国内源
mkdir ~/.pip
touch ~/.pip/pip.conf
echo -e '\n[install]\ntrusted-host=pypi.douban.com\n[global]\nindex-url=http://pypi.douban.com/simple' > ~/.pip/pip.conf
cat ~/.pip/pip.conf
pip install pytest
2.2.3 macOS
macOS现在分为两个种架构，新起的m1系列采用的均为arm架构的芯片，而老款的mac都是使用inter系列芯片，如果你是老款的mac，那么直接采用Parallels Desktop虚拟机安装ubuntu进行编译即可，而m1系列可以直接在mac编译，但是由于缺少依赖，无法正常编译安卓内核。
2.3 如何选择源码版本
在开始拉取代码前，我们首选需要了解自己需要的是哪个分支版本，所以我们先看官网对版本的说明https://source.android.com/docs/setup/about/build-numbers?hl=zh-cn
然后根据我们的需求，比如我想要在Android10的基础上进行二次开发，那么我就找到对应的版本描述，根据下图，可以看到各个版本号关联的代码分支，Android版本，支持哪些设备。
这么多版本，我们需要选一个最适合我们的版本，我的选择规律如下:
1、优先找对你的测试机支持的对应版本。
2、然后再找除了支持你的这个设备外，还支持了更多设备的版本。
3、满足上面两个条件的最高分支版本，也就是尽量找最新的代码。
如果你是直接选择使用虚拟机的，那么直接选择支持版本最多的分支即可。这里我的测试设备是pixel 3，所以我选择了版本SP1A.210812.016.A1,对应的分支代码是android-12.0.0_r3，如下图。
2.3.1 编译
上面知道了我们需要的目标分支，接下来要拉取代码。repo是一个以git为基础包装的代码版本管理工具，内部是由python脚本构成的，对git命令进行包装，主要为了方便管理大型的项目，使用repo可以非常方便的拉取对应的分支节点。下面我们开始拉取代码。
// 安装git
sudo apt-get install git
//设置git身份
git config --global user.email "xxxx@qq.com"
git config --global user.name "xxxx"
// 安装curl
sudo apt-get install curl
// 创建bin目录，并加入PATH
mkdir ~/bin
PATH=~/bin:$PATH
// 下载repo，并设置权限
curl https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo > ~/bin/repo
chmod a+x ~/bin/repo
// 设置使用国内源拉取代码
export REPO_URL='https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo/'
// 创建源码存放的目录
mkdir aosp_12 && cd aosp_12
// 初始化仓库
repo init -u https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/platform/manifest
// 指定分支版本
repo init -u https://aosp.tuna.tsinghua.edu.cn/platform/manifest -b android-12.0.0_r3
// 同步代码
repo sync -c -j8
同步代码repo sync -c -j8的命令其中-c表示只同步当前分支代码，可以提高同步速度，而-j是设置同步使用的线程数，这里我使用了8条线程，但并不是线程越多速度越快，而是根据cpu的核心使用最合理的线程数才能达到最佳的并发效果。
// 查看可用cpu数量，我的环境显示为16
nproc --all
// 直接使用最佳线程数
repo sync -c -j16
//也可以直接省略成一句
repo sync -c -j$(nproc --all)
代码同步完成后,会提示Success，如果失败了，就重新拉取即可，多拉取几次后，基本都能同步成功。接下来我们开始安装编译的底层依赖。
// AOSP编译的相关依赖安装
sudo apt-get install -y git-core gnupg flex bison build-essential \
zip curl zlib1g-dev gcc-multilib g++-multilib libc6-dev-i386 lib32ncurses5-dev \
x11proto-core-dev libx11-dev lib32z1-dev libgl1-mesa-dev libxml2-utils xsltproc unzip \
fontconfig libncurses5 procps rsync libsqlite3-0
// 内核编译的相关依赖安装
sudo apt install p7zip-full wget curl git tree -y
sudo apt-get install dialog file python3 python3-pip python2 libelf-dev gpg gpg-agent tree flex bison libssl-dev zip unzip curl wget tree build-essential bc software-properties-common libstdc++6 libpulse0 libglu1-mesa locales lcov --no-install-recommends -y
sudo apt-get install pahole libreadline-dev -y
依赖安装完成后，我们再进行一个细节调整，由于我们经常需要备份代码，将整个源码进行打包备份，但是编译出来的输出目录out的体积非常庞大，所以我备份时会选择移走out目录，或者干脆删除掉，这样非常的麻烦，所以我会选择直接修改编译输出的目录。通过设置环境变量OUT_DIR就可以调整编译结果的输出目录了。
vim ./build/envsetup.sh
// 在底部加上环境变量设置为和源码同一级的目录，我当前源码路径为~/android_src/aosp12
export OUT_DIR=~/android_src/aosp12_out
在开始编译前，我们还需要准备对应设备的驱动，根据我们前面选择的版本号SP1A.210812.016.A1,在官网地址：https://developers.google.com/android/drivers中找到对应的版本号，并且可以看到Pixel 3的手机对应的代号是blueline。
第一个文件Vendor是用来存储厂商特定的文件，比如设备驱动程序。Android穷的那个时会根据提供的这些设备驱动来正确的加载硬件。这个文件通常由设备厂商提供。如果你成功编译Android后，输出目录缺少vendor.img文件，那么你就需要检查下是否忘记导入对应型号的设备驱动了。
第二个文件是高通提供的相关设备驱动程序，比如GPS，摄像头，传感器等等。
点击Link下载，然后将下载的文件拷贝到Android源码根目录下。然后解压，并导出相关驱动文件。
// 解压驱动文件
tar -xvf qcom-blueline-sp1a.210812.016.a1-33e668b9.tgz
tar -xvf google_devices-blueline-sp1a.210812.016.a1-d10754e0.tgz
// 解压会得到两个文件extract-google_devices-blueline.sh和extract-qcom-blueline.sh
// 依次运行两个文件，运行后会提示许可说明，按回车键，然后按q跳过，最后手动输入I ACCEPT后回车即可
./extract-google_devices-blueline.sh
./extract-qcom-blueline.sh
导入设备驱动完成后，准备工作基本完成，可以开始编译源码了。
// 初始化环境，
source ./build/envsetup.sh
// 选择编译的环境
lunch
//下面是我这边显示的结果
Lunch menu... pick a combo:
1. aosp_arm-eng
2. aosp_arm64-eng
3. aosp_barbet-userdebug
4. aosp_blueline-userdebug
5. aosp_blueline_car-userdebug
6. aosp_bonito-userdebug
7. aosp_bonito_car-userdebug
8. aosp_bramble-userdebug
9. aosp_bramble_car-userdebug
Which would you like? [aosp_arm-eng]
// 选择版本可以填写直接填写aosp_blueline-userdebug或者是填写编号4
4
// 和上面一样。直接使用当前cpu的核心数作为编译的并发线程
make -j$(nproc --all)
在上面选择版本中可以看到aosp_arm-eng和aosp_arm64-eng的选项，这两个是模拟器使用的版本。而模拟器使用的版本是可以不需要导入设备驱动文件的。
同一个代号的编译有三种编译环境选择。分别如下：
1、aosp_blueline-user 一般是默认的编译环境，主要是作为发布版本，这种版本编译的环境会默认开启大多数的安全机制，比如ro.secure值为1，ro.debuggable值为0，，需要我们自行用第三方工具获取root权限。我们日常使用的机子就是属于user环境的。
2、aosp_blueline-userdebug 通常用于测试和调试Android系统，会启动一些调试工具，例如默认开启adb调试，ro.debuggable值为1，系统自带root权限等等。
3、aosp_blueline-eng 同样也是用于测试和调试的环境，但是比userdebug要更加极端，会禁用一些安全机制，比如签名验证，关闭一些编译优化等等。
第一次完整编译非常的漫长，我的电脑耗时2个小时成功编译。编译成功后我们检查一下输出的文件。
// 查看输出目录的所有镜像文件
ls /root/android_src/aosp12_out/target/product/blueline | grep img
// 输出结果如下
boot-debug.img
boot.img
bootloader.img
boot-test-harness.img
dtb.img
dtbo.img
persist.img
radio.img
ramdisk-debug.img
ramdisk.img
ramdisk-recovery.img
ramdisk-test-harness.img
super_empty.img
system_ext.img
system.img
system_other.img
userdata.img
vbmeta.img
vendor.img
确定有编译出vendor.img、system.img、boot.img等等镜像文件，就说明编译成功了。