Soong 构建系统原理

非常好的问题！我们来深入解析 AOSP 的 Soong 构建系统，它的编译原理、设计思想以及与传统构建系统的区别。

🌟 一句话总结

Soong 是 Google 为 AOSP 量身打造的下一代构建系统，它使用 Go 语言编写，基于 Ninja 构建引擎，通过 Android.bp 文件描述模块依赖和构建规则，目标是替代旧的 Make 系统（Android.mk），实现更快、更清晰、更可维护的系统级编译。

🔧 Soong 的核心组成

组件 作用
soong_ui 用户接口，替代 make，调用 soong_build
soong_build (Go) Soong 的核心逻辑，解析 Android.bp
Blueprint Soong 的底层框架（由 Google 开发），用于解析 .bp 文件
Android.bp 构建配置文件（类似 JSON 的语法）
Ninja 实际执行编译命令的底层引擎
Kati 将旧的 Android.mk 转成 Ninja 规则（兼容层）

🔄 Soong 的编译流程（原理详解）

✅ 阶段 1：解析阶段（Parse）

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m

执行时，soong_ui 会启动，它做以下事情：

  1. 扫描整个 AOSP 源码树中的 Android.bp 和 Android.mk 文件
  2. 将 Android.bp 解析成内部的模块结构（Module Graph）
  3. 将 Android.mk 通过 kati 转换为等效的 Soong 模块
  4. 生成一个巨大的 build.ninja 文件

🔍 这个过程类似于：
Android.bp + Android.mk → Soong 中间表示 → build.ninja

✅ 阶段 2：生成 Ninja 文件

Soong 会生成多个 Ninja 文件：

  • out/combined_build.ninja：总入口
  • out/soong/build.ninja：由 Soong 生成的规则
  • out/kati/Android.*.ninja：由 kati 从 Android.mk 生成的规则

这些 .ninja 文件定义了：

  • 哪些文件需要编译
  • 编译命令（如 clang, aapt2, javac）
  • 输出路径（如 out/target/product/...）

✅ 阶段 3：执行构建（Build）

Ninja 根据 build.ninja 文件，并行执行编译命令：

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ninja -f out/combined_build.ninja <target>
  • Ninja 只编译发生变化的文件
  • 支持高度并行（-j 参数）
  • 依赖关系由 Soong 提前计算好

📐 Soong 的核心设计理念

特性 说明
🧱 模块化（Modular） 每个组件（APK、库、可执行文件）都是一个独立模块
📄 声明式配置（Declarative） Android.bp 是纯数据文件，不包含逻辑
⚡ 高性能解析 Go 编写，比 shell 解析 Makefile 快得多
🔗 依赖自动分析 自动计算模块依赖图，避免循环依赖
🧩 可扩展性 支持自定义模块类型（如 android_app, cc_library）
🔄 增量构建 结合 Ninja，只重新编译变化部分

📄 Android.bp vs Android.mk

特性 Android.bp (Soong) Android.mk (Make)
语法 类 JSON，声明式 Makefile，命令式
可读性 ✅ 高（结构清晰） ❌ 低（shell 混杂）
执行速度 ✅ 快（Go 解析） ❌ 慢（shell 解析）
逻辑控制 ❌ 不支持 if/for ✅ 支持 shell 脚本
模块依赖 ✅ 自动分析 ❌ 手动管理易出错
扩展性 ✅ 支持 Blueprint 语法 ⚠️ 依赖 Make 函数

示例对比

Android.bp

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android_app {
    name: "MyApp",
    srcs: ["src/**/*.java"],
    manifest: "AndroidManifest.xml",
    certificate: "platform",
}

Android.mk

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LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := MyApp
LOCAL_SRC_FILES := $(call all-java-files-under, src)
LOCAL_CERTIFICATE := platform
include $(BUILD_PACKAGE)

👉 Android.bp 更简洁、安全、易维护。

🧠 Soong 的“编译原理”本质

Soong 本身 不直接编译代码，它是一个：

构建规则生成器（Build Rule Generator）

它的原理类似于：

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[Android.bp] → Soong (Go) → [build.ninja] → Ninja → [调用 clang/aapt2/javac/...] → 最终产物

所以：

  • Soong 负责 “计划”：谁依赖谁？怎么编译？
  • Ninja 负责 “执行”：运行编译命令
  • 编译器（clang、javac）负责 “真正编译”

🛠 Soong 支持的模块类型（常见）

模块类型 用途
android_app 编译 APK（带资源）
cc_library C/C++ 静态库
cc_library_shared C/C++ 动态库（.so）
java_library Java 源码（.jar）
java_import Java 库（.jar）
android_library Android Java 库（带资源）
android_library_import 导入预编译的 .aar
prebuilt_apk 导入已编译的 APK
filegroup 文件集合

🧪 Soong 的优势（为什么 AOSP 要换它？）

优势 说明
✅ 更快的解析速度 Go 比 shell 快 10 倍以上
✅ 更好的并行构建 Ninja 天生支持高度并行
✅ 更清晰的依赖管理 模块化设计，避免“Make hell”
✅ 更强的类型检查 Android.bp 有 schema 验证
✅ 更容易自动化 JSON-like 结构，适合工具处理
✅ 统一构建系统 未来完全替代 Make，不再混合

🚫 Soong 的局限性

限制 说明
❌ 不支持复杂逻辑 不能写 if-else 或循环（有意为之）
❌ 宏和变量较少 不能像 Make 那样灵活
❌ 调试困难 错误信息有时不直观
❌ 学习成本 需要理解 Blueprint 语法

💡 所以 AOSP 仍然保留 Android.mk 兼容层（通过 kati）

✅ 总结：Soong 编译原理图

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|   Android.bp     |     |   Android.mk     |     |  Prebuilts (.so, .jar) |
+------------------+     +------------------+     +------------------+
          |                       |                        |
          +-----------+-----------+------------------------+
                      |
          +-----------v-----------+
          |      Soong (Go)       | ← 解析所有模块，构建依赖图
          +-----------+-----------+
                      |
          +-----------v-----------+
          |   Generate build.ninja| ← 生成 Ninja 构建规则
          +-----------+-----------+
                      |
          +-----------v-----------+
          |       Ninja Engine    | ← 并行执行编译命令
          +-----------+-----------+
                      |
          +-----------v-----------+
          | clang / aapt2 / javac | ← 真正的编译工具
          +-----------+-----------+
                      |
          +-----------v-----------+
          |   Out: APK, SO, BIN   |
          +-----------------------+

🛠️ 小技巧：查看 Soong 生成的 Ninja 文件

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# 查看生成的 Ninja 文件
cat out/soong/build.ninja | grep "MyApplication"

# 查看某个模块的编译命令
ninja -v MyApplication

✅ 一句话收尾

Soong 是 AOSP 的“构建大脑”，它用声明式配置管理千万行代码的依赖关系，再交给 Ninja 这个“执行引擎”高效编译，最终构建出完整的 Android 系统镜像。

如果你是系统开发者，理解 Soong 是掌握 AOSP 编译的关键！