AAPT2是Android資源編譯打包工具，它把Android資源編譯分為編譯和連結兩部分。通過學習AAPT2的源碼，可以增加Android開發對APK編譯流程的了解，幫助解決日常開發中遇到的因為資源導緻的編譯失敗的問題。
在Android開發過程中，我們通過Gradle指令，啟動一個建構任務，最終會生成建構産物“APK”檔案。正常APK的建構流程如下：
（引用自Google官方文檔）
編譯所有的資源檔案，生成資源表和R檔案；
編譯Java檔案并把class檔案打包為dex檔案；
打包資源和dex檔案，生成未簽名的APK檔案；
簽名APK生成正式包。
老版本的Android預設使用AAPT編譯器進行資源編譯，從Android Studio 3.0開始，AS預設開啟了 AAPT2 作為資源編譯的編譯器，目前看來，AAPT2也是Android發展的主流趨勢，學習AAPT2的工作原理可以幫助Android開發更好的掌握APK建構流程，進而幫助解決實際開發中遇到的問題。
AAPT2 的可執行檔案随 Android SDK 的 Build Tools 一起釋出，在Android Studio的build-tools檔案夾中就包含AAPT2工具，目錄為（SDK目錄/build-tools/version/aapt2）。
在看Android編譯流程的時候，我忍不住會想一個問題：
Java檔案需要編譯才能生class檔案，這個我能明白，但資源檔案編譯到底是幹什麼的？為什麼要對資源做編譯？
帶着這個問題，讓我們深入的學習一下AAPT2。和AAPT不同，AAPT2把資源編譯打包過程拆分為兩部分，即編譯和連結：
編譯：将資源檔案編譯為二進制檔案（flat）。
連結：将編譯後的檔案合并，打包成單獨檔案。
通過把資源編譯拆分為兩個部分，AAPT2能夠很好的提升資源編譯的性能。例如，之前一個資源檔案發生變動，AAPT需要做一全量編譯，AAPT2隻需要重新編譯改變的檔案，然後和其他未發生改變的檔案進行連結即可。
如上文描述，Complie指令用于編譯資源，AAPT2提供多個選項與Compile指令搭配使用。
Complie的一般用法如下：
執行指令後，AAPT2會把資源檔案編譯為.flat格式的檔案，檔案對比如下。
Compile指令會對資源檔案的路徑做校驗，輸入檔案的路徑必須符合以下結構：path/resource-type[-config]/file。 例如，把資源檔案儲存在“aapt2”檔案夾下，使用Compile指令編譯，則會報錯“error: invalid file path '.../aapt2/ic_launcher.png'”。把aapt改成“drawable-hdpi”，編譯正常。
在Android Studio中，可以在app/build/intermediates/res/merged/ 目錄下找到編譯生成的.flat檔案。當然Compile也支援編譯多個檔案；
編譯整個目錄,需要制定資料檔案，編譯産物是一個壓縮檔案，包含目錄下所有的資源，通過檔案名把資源目錄結構扁平化。
可以看到經過編譯後，資源檔案（png，xml ... ）會被編譯成一個FLAT格式的檔案，直接把FLAT檔案拖拽到as中打開，是亂碼的。那麼這個FLAT檔案到底是什麼？
FLAT檔案是AAPT2編譯的産物檔案，也叫做AAPT2容器，檔案由檔案頭和資源項兩大部分組成：
檔案頭
資源項
資源項中，按照 entry_type 值分為兩種類型:
當entry_type 的值等于 0x00000000時，為RES_TABLE類型。
當entry_type的值等于 0x00000001時，為RES_FILE類型。
RES_TABLE包含的是protobuf格式的 ResourceTable 結構。資料結構如下：
資源表（ResourceTable）中包含：
StringPool：字元串池，字元串常量池是為了把資源檔案中的string複用起來，進而減少體積，資源檔案中對應的字元串會被替換為字元串池中的索引。
Package：包含資源id的相關資訊
資源id的指令方式遵循0xPPTTEEEE的規則，其中PP對應PackageId，一般應用使用的資源為7f，TT對應的是資源檔案夾的名成，最後4位為資源的id，從0開始。
RES_FILE類型格式如下：
RES_FILE類型的FLAT檔案結構可以參考下圖；
從上圖展示的檔案格式中可以看出，一個FLAT中可以包含多個資源項，在資源項中，Header字段中儲存的是protobuf格式序列化的 CompiledFile 内容。在這個結構中，儲存了檔案名、檔案路徑、檔案配置和檔案類型等資訊。data字段中儲存資源檔案的内容。通過這種方式，一個檔案中既儲存了檔案的外部相關資訊，又包含檔案的原始内容。
上文，我們學習了編譯指令Compile的用法和編譯産物FLAT檔案的檔案格式，接下來，我們通過檢視代碼，從源碼層面來學習AAPT2的編譯流程，本文源碼位址。
根據常識，一般函數的入口都是和main有關，打開Main.cpp,可以找到main函數入口；
在MainImpl中，首先從輸入中擷取參數部分，然後建立一個MainCommand來執行指令。
MainCommand繼承自Command，在MainCommand初始化方法中會添加多個二級指令，通過類名，可以容易的推測出，這些Command和終端通過指令檢視的二級指令一一對應。
AddOptionalSubcommand方法定義在基類Command中，内容比較簡單，把傳入的subCommand儲存在數組中。
接下來，再來分析main_command.Execute的内容，從方法名可以推測這個方法裡面有指令執行的相關代碼。在MainCommand中并沒有Execute方法的實作，那應該是在父類中實作了，再到Command類中搜尋，果然在這裡。
在Execute方法中，會先對參數作判斷，如果參數第一位命中二級指令（Compile，link，.....），則調用二級指令的Execute方法。參考上文編譯指令的示例可知，一般情況下，在這裡就會命中二級指令的判斷，進而調用二級指令的Execute方法。
在Command.cpp的同級目錄下，可以找到Compile.cpp，其Execute繼承自父類。但是由于參數已經經過移位，是以最終會執行Action方法。在Compile.cpp中可以找到Action方法，同樣在其他二級指令的實作類中（Link.cpp，Dump.cpp...），其核心處理的處理也都有Action方法中。整體調用的示意圖如下：
在開始看Action代碼之前，我們先看一下Compile.cpp的頭檔案Compile.h的内容,在CompileCommand初始化時，會把必須參數和可選參數都初始化定義好。
官網中列出的編譯選項并不全，使用compile -h列印資訊後就會發現列印的資訊和代碼中的設定是一緻的。
在Action方法的執行流程可以總結為：
1)會根據傳入參數判斷資源類型，并建立對應的檔案加載器（file_collection）。 2)根據傳入的輸出路徑判斷輸出檔案的類型，并建立對應的歸檔器（archive_writer），archive_writer在後續的調用鍊中一直向下傳遞，最終通過archive_writer把編譯後的檔案寫到輸出目錄下。 3)調用Compile方法執行編譯。
過程1，2中涉及的檔案讀寫對象如下表。
簡化的主流程代碼如下：
Compile方法中會編譯輸入的資源檔案名，每個資源檔案的處理方式如下：
解析輸入的資源路徑擷取資源名，擴充名等資訊；
根據path判斷檔案類型，然後給compile_func設定不同的編譯函數；
生成輸出的檔案名。輸出的就是FLAT檔案名，會對全路徑拼接，最終生成上文案例中類似的檔案名—“drawable-hdpi_ic_launcher.png.flat”；
傳入各項參數，調用compile_func方法執行編譯。
ResourcePathData中包含了資源路徑，資源名，資源擴充名等資訊，AAPT2會從中擷取資源的類型。
不同的資源類型會有四種編譯函數：
CompileFile
CompileTable
CompileXml
CompilePng
raw目錄下的XML檔案不會執行CompileXml，猜測是因為raw下的資源是直接複制到APK中，不會做XML優化編譯。values目錄下資源除了執行CompileTable編譯之外，還會修改資源檔案的擴充名，可以認為除了CompileFile，其他編譯方法多多少少會對原始資源做處理後，在寫編譯生成的FLAT檔案中。這部分的流程如下圖所示：
編譯指令執行的主流程到這裡就結束了，通過源碼分析，我們可以知道AAPT2把輸入檔案編譯為FLAT檔案。下面，我們在進一步分析4個編譯方法。
函數中先構造ResourceFile對象和原始檔案資料，然後調用 WriteHeaderAndDataToWriter 把資料寫到輸出檔案（flat）中。
ResourceFile的内容相對簡單，完成檔案相關資訊的指派後就會調用通過WriteHeaderAndDataToWriter方法。
在WriteHeaderAndDataToWriter這個方法中，對之前建立的archive_writer（可在本文搜尋，這個歸檔寫建立完成後，會一直傳下來）做一次包裝，經過包裝的ContainerWriter則具備普通檔案寫和protobuf格式序列化寫的能力。
pb提供了ZeroCopyStream 接口使用者資料讀寫和序列化/反序列化操作。
WriteHeaderAndDataToWriter的流程可以簡單歸納為：
IArchiveWriter.StartEntry，打開檔案，做好寫入準備；
ContainerWriter.AddResFileEntry，寫入資料；
IArchiveWriter.FinishEntry，關閉檔案，釋放記憶體。
我們再分别來看這三個方法，首先是StartEntry和FinishEntry，這個方法在Archive.cpp中，ZipFileWriter和DirectoryWriter實作有些差別，但邏輯上是一緻的，這裡隻分析DirectoryWriter的實作。
StartEntry，調用fopen打開檔案。
FinishEntry，調用reset釋放記憶體。
ContainerWriter類定義在Container.cpp這個類檔案中。在ContainerWriter類的構造方法中，可以找到檔案頭的寫入代碼，其格式和上文“FLAT格式”一節中介紹的一緻。
調用ContainerWriter的AddResFileEntry方法，寫入資源項内容。
這樣，FLAT檔案就完成寫入了，并且産物檔案除了包含資源内容，還包含了檔案名，路徑，配置等資訊。
該方法和CompileFile流程上是類似的，差別在于會先對PNG圖檔做處理（png優化和9圖處理），處理完成後在寫入FLAT檔案。
AAPT2 對于 PNG 圖檔的壓縮可以分為三個方面：
RGB 是否可以轉化成灰階；
透明通道是否可以删除；
是不是最多隻有 256 色（Indexed_color 優化）。
PNG優化，有興趣的同學可以看看
在完成PNG處理後，同樣會調用WriteHeaderAndDataToWriter來寫資料，這部分内容可閱讀上文分析，不再贅述。
該方法先會解析XML，然後建立XmlResource，其中包含了資源名，配置，類型等資訊。通過FlattenXmlToOutStream函數寫入輸出檔案。
在編譯XML方法中，并沒有像前面兩個方法那樣建立ResourceFile，而是建立了XmlResource，用于儲存XML資源的相關資訊，其結構包含如下内容：
在執行Inflate方法後，XmlResource 中會包含資源資訊和XML的dom樹資訊。InlineXmlFormatParser是用于解析出内聯屬性aapt:attr。
使用 AAPT 的内嵌資源格式，可以在同一 XML 檔案中定義所有多種資源，如果不需要資源複用的話，這種方式更加緊湊。XML 标記告訴 AAPT，該标記的子标記應被視為資源并提取到其自己的資源檔案中。屬性名稱中的值用于指定在父标記内使用内嵌資源的位置。AAPT 會為所有内嵌資源生成資源檔案和名稱。使用此内嵌格式建構的應用可與所有版本的 Android 相容。——官方文檔
解析後的FlattenXmlToOutStream 中首先會調用SerializeCompiledFileToPb方法，把資源檔案的相關資訊轉化成protobuf格式，然後在調用SerializeXmlToPb把之前解析的Element 節點資訊轉換成XmlNode（protobuf結構，同樣定義在 Resources），然後再把生成XmlNode轉換成字元串。最後，再通過上文的AddResFileEntry方法添加到FLAT檔案的資源項中。這裡可以看出，通過XML生成的FLAT檔案檔案，存在一個FLAT檔案中可包含多個資源項。
protobuf格式處理的方法（SerializeXmlToPb）在ProtoSerialize.cpp中，其通過周遊和遞歸的方式實作節點結構的複制，有興趣的讀者的可以檢視源碼。
CompileTable函數用于處理values下的資源，從上文中可知，values下的資源在編譯時會被修改擴充為arsc。最終輸出的檔案名為*.arsc.flat，效果如下圖：
在函數開始，會讀取資源檔案，完成xml解析并儲存為ResourceTable結構，然後在通過SerializeTableToPb将其轉換成protobuf格式的pb::ResourceTable，然後調用SerializeWithCachedSizes把protobuf格式的table序列化到輸出檔案。
通過上文的學習，我們知道AAPT2是Android資源打包的建構工具，它把資源編譯分為編譯和連結兩個部分。其中，編譯是把不同的資源檔案，統一編譯生成針對 Android 平台進行過優化的二進制格式（flat）。FLAT檔案除了包含原始資源檔案的内容，還有該資源來源，類型等資訊，這樣一個檔案中包含資源所需的所有資訊，于其它依賴接耦。
在本文的開頭，我們有如下的問題：
Java檔案需要編譯才能生.class檔案，這個我能明白，但資源檔案編譯到底是幹什麼的？為什麼要對資源做編譯？
那麼，本文的答案是：AAPT2的編譯時把資源檔案編譯為FLAT檔案，而且從資源項的檔案結構可以知道，FLAT檔案中部分資料是原始的資源内容，一部分是檔案的相關資訊。通過編譯，生成的中間檔案包含的資訊比較全面，可用于增量編譯。另外，網上的一些資料還表示，二進制的資源體積更小，且加載更快。
AAPT2通過編譯，實作把資源檔案編譯成FLAT檔案，接下來則通過連結，來生成R檔案和資源表。由于篇幅問題，連結的過程将在下篇文章中分析。
1.https://juejin.cn
2.https://github.com
3.https://booster.johnsonlee.io
作者：vivo網際網路前端團隊-Shi Xiang
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