使用 Android Studio 开发系统 App

阿豪 7/5/2023

本文基于 AOSP Android10_r41 源码环境。

# 1. 编译 framework 模块

系统应用可以调用隐藏的API，这需要我们引入包含被隐藏 API 的 jar 包。

为了得到这个 jar 包，我们需要在源码下编译 Framework 模块：

source 
lunch rice14-eng
# Android10 及以前
make framework
# Android11 及以后
#make framework-minus-apex

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编译完成后，我们在 out/target/common/obj/JAVA_LIBRARIES/framework_intermediates 目录下找到 classes.jar 文件，为方便识别，我们将该文件拷贝到其他地方，并将文件名修改为 framework.jar 。

# 2. 创建系统 App 项目

使用 Android Studio 创建一个 Empty Activity 空项目。接着把之前准备好的 framework.jar 拷贝到项目的 app/libs 文件夹中。

接着修改项目根目录下的 build.gradle，添加如下内容：

Android studio 4.2 及以后：

allprojects{
    gradle.projectsEvaluated {
        tasks.withType(JavaCompile) {
            Set<File> fileSet = options.bootstrapClasspath.getFiles()
            List<File> newFileList = new ArrayList<>();
            newFileList.add(new File("./app/libs/framework.jar"))
            newFileList.addAll(fileSet)
            options.bootstrapClasspath = files(
                    newFileList.toArray()
            )
        }
    }
}

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Android Studio 4.2 前包括Android Studio 3.x：

allprojects {
gradle.projectsEvaluated {
        tasks.withType(JavaCompile) {
        	//相对位置，根据存放的位置修改路径
            options.compilerArgs.add('-Xbootclasspath/p:app/libs/framework.jar')
        }
    }
}

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app.iml 这个文件编译时是自动生成的，我们只需要动态调整 framwork.jar 的位置，将其位置放到其他 jar 包之前即可。但是重新编译后需要再次进行修改。

接着修改 app/build.gradle：

dependencies {
    compileOnly files('libs/framework.jar')
    //.......
}

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然后在项目的 AndroidManifest.xml 中添加：

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:sharedUserId="android.uid.system">

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接着我们需要制作系统签名，这里使用 keytool-importkeypair (opens new window) 签名工具。

将 keytool-importkeypair (opens new window) clone 到本地，并将其中的 keytool-importkeypair 文件添加到 PATH 路径。

接着进入系统源码下的 build/target/product/security 路径，接着执行：

keytool-importkeypair -k ./platform.keystore -p android -pk8 platform.pk8 -cert platform.x509.pem -alias platform

k 表示要生成的签名文件的名字，这里命名为 platform.keystore -p 表示要生成的 keystore 的密码，这里是 android -pk8 表示要导入的 platform.pk8 文件 -cert 表示要导入的platform.x509.pem -alias 表示给生成的 platform.keystore 取一个别名，这是命名为 platform

接着，把生成的签名文件 platform.keystore 拷贝到 Android Studio 项目的 app 目录下，然后在 app/build.gradle 中添加签名的配置信息：

android {
    signingConfigs {
        sign {
            storeFile file('platform.keystore')
            storePassword 'android'
            keyAlias = 'platform'
            keyPassword 'android'
        }
    }

    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'
            signingConfig signingConfigs.sign
        }

        debug {
            minifyEnabled false
            signingConfig signingConfigs.sign
        }
    }
}

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至此，我们在 AS 中就搭建好了我们的系统 App

# 3. 系统 APP 的编译运行

在开发过程中，大部分情况下，我们可以直接点击 Android Stuido 中的运行按钮来运行我们的配置好的 App。当我们的 App 开发完成，我们需要将其预制到系统中：

我们在系统源码下的 device/Jelly/Rice14 目录下，创建如下的文件与文件夹：

AsSystemApp
├── Android.mk
└── app.apk

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其中 app.apk 是我们用 Android Studio 打包好的 apk 安装包。Android.mk 的内容如下(Android10 下，Android.bp 貌似还不支持引入 apk，实测 Android13 是没问题的，这里就使用 Android.mk 了)：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE_TAGS := optional
LOCAL_MODULE := AsSystemApp
LOCAL_CERTIFICATE := PRESIGNED
LOCAL_SRC_FILES := app.apk
LOCAL_MODULE_CLASS := APPS
LOCAL_PRODUCT_MODULE := true
include $(BUILD_PREBUILT)

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接着修改 device/Jelly/Rice14/Rice14.mk

PRODUCT_PACKAGES += \
    AsSystemApp

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然后编译系统，启动虚拟机，就可以看到我们的 App 了。

source build/envsetup.sh
lunch Rice14-eng
make -j16
emulator

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# 4. 系统 App 特点

# 4.1 系统 app 可以执行三方 App 不能执行的 Api

一些 API 只能又系统 App 调用，比如：

SystemClock.setCurrentTimeMillis(0)

如果在普通 App 中使用，就会报以下的错误：

E/SystemClock: Unable to set RTC
    java.lang.SecurityException: setTime: Neither user 10099 nor current process has android.permission.SET_TIME.

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网络上很多文章教你在 App 如何调用 Hide 的 Api，在系统 App 中可以直接使用这些 Hide Api：

import android.os.SystemClock

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        SystemClock.setCurrentTimeMillis(0)

        intent = Intent(this, TestService::class.java)
        startService(intent)

        //在系统 App 中可以正常使用
        //AudioSystem 整个类被标记为 hide
        Log.d("MainActivity", "" + AudioSystem.STREAM_ACCESSIBILITY)

    }
}

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# 4.2 进程保活

为了保活，开发者不知道加了多少班，掉了多少头发。在系统 App 这里，可以说保活不要太简单了：

在 AndroidManifest.xml 中添加：

 <application
        android:persistent="true"

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添加一个 Service：

class TestService : Service() {

    override fun onBind(p0: Intent?): IBinder? {
        return null
    }

    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        Thread() {
            while (true) {
                Log.d("TestService", "this is TestService")
                Thread.sleep(2000)
            }
        }.start()
    }
}

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在 MainActivity 中启动 Service：

intent = Intent(this, TestService::class.java)
startService(intent)

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最后不要忘了在 AndroidManifest.xml 中添加 Service 的声明：

        <service
            android:name=".TestService"
            android:enabled="true"
            android:exported="true">
        </service>

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最后直接点击运行按钮启动我们的 App，可以看到 Service 一直再打 Log。

我们使用 ps -ef | grep "AsSystemApp" 查找到我们 App 对应的 pid，然后使用 kill 命令将其强杀掉，经过短暂的等待后，Log 窗口又开始打 Log 了，说明我们的 App 在强杀后，被系统重新拉起运行。

# 4.3 系统 App 权限

相比三方 App，系统 App 可以使用更多的权限。因为这部分内容涉及较多系统权限相关的基础知识。我们就在系统权限部分再来讲解系统 App 权限相关的内容吧。

# 关于

我叫阿豪，2015 年本科毕业于国防科学技术大学指挥信息系统专业，毕业后从事信息化装备的研发工作，主要研究方向是 Android Framework 与 Linux Kernel。

如果你对 Android Framework 感兴趣或者正在学习 Android Framework，可以关注我的微信公众号和抖音，我会持续分享我的学习经验，帮助正在学习的你少走一些弯路。学习过程中如果你有疑问或者你的经验想要分享给大家可以添加我的微信，我拉你进技术交流群。

7.添加系统 App 源码 9.SeAndroid 使用入门