23 Android系统开发：Android系统开发的版本管理、编译与自动化测试
你好，我是黄俊彬。
这节课起，我们进入到扩展篇的学习。扩展篇我们将从系统角度，学习定制Android系统的一些常见问题和解决思路。一起了解定制Android系统中常见的一些开发方式、架构问题以及解耦思路。
从应用到系统开发，代码量从几十万行增长到几千万行，开发框架以及编译环境等与应用开发也不一样。所以如果要学习Android系统开发，我们需要先了解对应的开发框架及工具链。
今天，我们就来聊聊Android系统开发的版本管理、编译调试以及相关的自动化测试等实践，了解引入这些工具及实践的目的。在实践过程中用好这些工具，会大大提升开发效率。
Repo & Gerrit 代码管理
我们先来看看代码的管理。由于Android源码的代码量庞大，采用的是多个Git仓库来管理代码。你可以通过 GoogleSource 查看对应的仓库，大约有3000个仓库。
那么，假如有一个需求开发涉及到跨多个仓库的修改，我们怎么来维护代码提交以及同步工作呢？
为了解决这个问题，官方提供了一个多Git仓代码管理的工具—— Repo。根据官网的介绍，Repo 不会取代 Git，目的是帮助我们在 Android 环境中更轻松地使用 Git。
Repo 将多个 Git 项目汇总到一个Manifest文件中，使用Repo命令来并发操作多个Git仓库的代码提交与代码同步很方便。我用表格梳理了一些Repo常用的命令，供你参考。
通常使用Repo进行Android 开发的基本工作流程如下图所示，包括创建分支、修改文件、提交暂存、提交更改以及最后上传到审核服务器。
另外，一般情况下，应用开发使用的代码审核工具都是类似于GitLab平台，通过临时分支拉取Merge Request提交代码审核，审核通过后，完成代码入库。针对于多仓库的代码审核，官方提供了另外一个代码审核工具—— Gerrit。
Gerrit 是一个基于网页的代码审核系统，适用于使用 Git 的项目。Google原先就是为了管理Android项目而设计了Gerrit。与Merge Request的代码审核差异是，Gerrit采用+1 +2打分的方式来控制代码的合入，你可以结合后面的截图来理解。
那么Gerrit是如何来关联多个仓库的代码提交记录呢？这也是和GitLab等工具不同的地方，Gerrit 提供了标准的 “commit-msg” 钩子来生成Change-Id。通过Change-Id，可以关联到多个代码仓库的提交，方便管理跨仓库的代码提交。
Soong编译系统
接下来，我们来看看Android系统的编译。
前面从代码仓库管理可以看到，Android系统有近3000多个仓库，如何来管理这么多代码的编译构建以及最终生成img镜像，自然是一个非常复杂的问题。
为此，Google在 Android 7.0 (Nougat) 中引入了Sooong编译系统，旨在取代 Make。它利用 Kati GNU Make 克隆工具和 Ninja 构建系统组件来加速 Android 的构建。
我画了一张示意图，帮你梳理Make、Kati、Soong、Ninja等工具的关系。
Android.bp与Ninja的区别在于, Android.bp的目标对象是开发者，开发者基于bp的语法规则来编写脚本， Ninja的目标是成为汇编程序，通过将编译任务并行组织，大大提高了构建速度。
我们从上图可以看出，Soong通过Android.bp文件来定义和描述一个模块的构建。Android.bp 文件很简单，它们不包含任何条件语句，也不包含控制流语句。
接下来，我以桌面的Android.bp文件为例，带你了解一下基本的bp语法规则，代码是后面这样。
//模块类型，定义构建产物的类型，例如这里的android_app就是定义生成APK类型
android_app {
//应用名称
name: "Launcher3",
//编译所依赖的静态库
static_libs: [
"Launcher3CommonDepsLib",
],
//编译源码路径
srcs: [
"src/**/*.java",
"src/**/*.kt",
"src_shortcuts_overrides/**/*.java",
"src_shortcuts_overrides/**/*.kt",
"src_ui_overrides/**/*.java",
"src_ui_overrides/**/*.kt",
"ext_tests/src/**/*.java",
"ext_tests/src/**/*.kt",
],
//编译资源路径
resource_dirs: [
"ext_tests/res",
],
//配置混淆
optimize: {
proguard_flags_files: ["proguard.flags"],
// Proguard is disable for testing. Derivarive prjects to keep proguard enabled
enabled: false,
},
//配置编译相关的SDK版本号
sdk_version: "current",
min_sdk_version: min_launcher3_sdk_version,
target_sdk_version: "current",
//... ...
}
那么如何来触发执行编译呢？Soong支持整机编译以及指定模块编译。
我们先来看看如何完成整机的编译。当你下载完整个AOSP的源码后，进入到AOSP的根目录，输入后面的命令即可初始化编译环境。
接下来，我们需要通过lunch命令选择要构建的目标，lunch是envsetup.sh里定义的一个命令，用来让用户选择编译目标，如下图所示，选择对应的构建目标后，就可以通过m命令触发编译。
假如我们只要编译桌面这个APP怎么办呢？前面提到Soong也支持编译单个模块，我们可以通过编译单个模块的命令触发编译，代码是后面这样。
另外，后面这2种方式也可以触发对一个模块的独立编译。
- mma - 构建当前目录中的所有模块及其依赖项。
- mmma - 构建提供的目录中的所有模块及其依赖项。
特别需要注意的是，Google计划使用几年的时间将 Android 构建系统迁移到 Bazel。Bazel 将取代 AOSP 中的所有现有构建系统和 build 配置系统（Make、Kati、Soong、基于 Make 的产品配置）。对于这种明显的技术趋势，如果团队有条件，可以考虑提前做准备。
自动化测试
最后，我们一起来聊聊Android系统中的自动化测试。大部分的厂商都会基于Android系统扩展定制代码，为了保证厂商扩展代码后不会影响原来系统框架的功能，能够满足兼容性的要求，Google提供了CTS以及VTS测试套件。
CTS（Compatibility Test Suite）中文为兼容性测试套件，主要用于测试App和framework的兼容性。VTS（Vendor Test Suite）中文为供应商测试套件 ，主要会自动执行 HAL 和操作系统内核测试，如下图所示。
以CTS为例，最新的Android 13 CTS的测试模块大概约 1068 个模块，测试用例约 269 万个。从这里可以看出，Google对自动化测试的投入还是非常大的，也侧面反映了自动化测试的重要性。
CTS的代码在AOSP源码的 cts目录下，如果你感兴趣，可以学习一下官方的测试设计与编写，CTS中的测试主要也是使用Instrumentation以及Junit Test，与前面介绍的应用测试编写类似。
在应用开发中使用Gradle，我们可以通过testDUT、testCAT等命令来触发测试。前面提到Android源码的编译系统采用的是Soong，那么如果在Android系统中的一个模块添加测试，我们应该怎么来执行测试呢？
首先，我们可以定义测试模块的android.bp配置文件。这里我们同样以桌面应用为例来看看，bp配置文件代码是后面这样。
//配置文件模块为androidTest
android_test {
//测试模块名称
name: "Launcher3Tests",
//测试目录
srcs: [
":launcher-tests-src",
],
//依赖库
static_libs: ["Launcher3TestLib"],
libs: [
"android.test.base",
"android.test.runner",
"android.test.mock",
],
//测试Launcher3模块
instrumentation_for: "Launcher3",
manifest: "AndroidManifest.xml",
//... ...
}
接下来，我们就可以编写相应的测试，这与应用的编写方式一致，下面我们看看桌面测试模块里面的一个简单的测试用例。
@SmallTest
@RunWith(AndroidJUnit4.class)
public class IntSetTest {
@Test
public void shouldBeEmptyInitially() {
IntSet set = new IntSet();
assertThat(set.size()).isEqualTo(0);
}
@Test
public void oneElementSet() {
IntSet set = new IntSet();
set.add(2);
assertThat(set.size()).isEqualTo(1);
assertTrue(set.contains(2));
assertFalse(set.contains(1));
}
}
最后要解决的问题就是怎么运行这些测试用例了。Google官方提供了一个运行测试的工具Atest，Atest 是一个命令行工具，可让用户在本地构建、安装并运行 Android 测试，同时可以大大加快重新运行测试的速度。
如果我们需要运行整个桌面测试模块的用例，可以直接执行如下命令。
但如果我们只想运行模块内的单个类，可以使用Module:Class的方法，命令如下。
更多关于Android系统开发的内容，如果你感兴趣可以参考官网的 Android开源项目，这个网站类似于应用开发的官方网站。
总结
今天我们一起了解了Android系统开发的一些基础设施工具。与应用开发相比，系统开发更加复杂。
为了解决多仓库开发的问题，官方提供了Repo及Gerrit工具。Repo帮助我们可以去批量操作多个Git仓库，这大大简化了我们跨仓修改时代码提交同步的工作量。另外，Gerrit工具也通过Change-ID的形式帮我们关联多个仓库的提交记录，方便我们做CodeReview。
另外，为了管理整机的编译以及独立模块的编译，Android引入了Soong的编译系统，Soong通过Android.bp文件来定义和描述一个模块的构建，最后转换为Ninja文件编译最终的目标产物。
关于自动化测试，Google官方设计CTS及VTS等兼容性套件，保证了框架的兼容稳定性。针对单个模块的自动化测试，也提供了Atest测试套件，帮助我们快速执行模块内的测试。
我将应用开发与系统开发使用的工具与方式总结成了一张表，供你复习参考。
思考题
感谢你学完了今天的内容，今天的思考题是这样的：Soong的编译系统也支持单独编译一个模块，但是很多厂商依旧会选择将里面的一些模块从bp编译转换为Gradle编译，你觉得这么做的好处是什么呢？
欢迎你在留言区与我交流讨论，也欢迎你把它分享给你的同事或朋友，我们一起来高效、高质量交付软件！
- peter 👍（0） 💬（1）
请教老师几个问题： Q1：构建系统Bazel怎么体现？是在AS的新版本中吗？或者在AS的老版本中可以设置Bazel? Q2：从求职的角度，安卓系统开发要重点关注哪些方面？对某一个方面，怎么学习更好？ Q3：安卓APP开发完成后，怎么发布该APP？ --- 在哪些应用市场发布？ --- 可以自己放在一个地方，让用户通过二维码扫码来下载吗？
2023-04-03