Android Application 이 실행 되기 까지 - apk 빌드하기

상민, • android
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안드로이드 어플리케이션이 apk 파일로 빌드되고, 실제 사용자의 기기에서 실행되기 까지의 경로를 빌드 과정 / 실행 환경 두 사이드로 쪼개어 정리해 보려고 한다.

  • 안드로이드 앱 빌드는 어떤 과정으로 구성되는가?
  • 실제 안드로이드 앱을 실행시키는 주체는 무엇이며, 이걸 알아서 무슨 도움이 되는가?

등등의 질문에 답변을 할 수 있는 글이 되도록 작성 중이다. 이 글에서는 빌드 과정(apk 가 만들어지는 과정) 에서 어떤 일이 일어나는지 정리해 보았다.

실행 가능한 앱 결과물 (.apk) 을 만드는 과정

안드로이드 앱을 만들고, 실제 실행시킬 수 있는 단위는 .apk 파일이다. 우리는 IDE 를 통해서 .apk 을 만들거나, 직접 커맨드라인을 통해서 .apk 를 만들기도(gradle assemble) 한다. 이렇게 배포가능하고 실행가능한 apk 파일이 만들어지기 까지 어떤 일이 일어나는지 확인해보자.

graph LR;

kt[.kt]
classFile[.class]
dexFile[.dex]
apk[.apk]
xml[.xml]
assets[assets]

kt -- compileKotlin --> classFile
classFile -- compileDex --> dexFile --> apk
xml ---> apk
assets ---> apk

실제 apk 파일이 프로젝트로 부터 만들어 지는 과정을 간추리면 위 도식화된 경로와 같다. 이를 참고하여 자세한 경로를 정리해 보았다.

코드 파일 컴파일하기

android 는 기본적으로 jvm 기반의 런타임 위에서 돌아가는 코드이다. 그래서 우리가 작성한 kotlin(java) 코드는 런타임에서 인식할 수 있는 bytecode 형태로 컴파일 되어야 한다.

여기서 bytecode 는 일반적인 kotlinc, javac 로 컴파일된 .class 파일이 아닌, 추가적인 최적화가 진행된 .dex 파일로의 변환을 필요로 한다. 기존에는 dx compiler 가 이 역할을 수행했지만, 최근 d8 compiler 로의 전환이 진행되고 있으니 관심이 있다면 차이점을 찾아보아도 좋을 것 같다.

정리하자면, 우리가 작성한 kotlin/java 코드는 빌드 시 kotlinc / javac 와 d8 compiler 를 거쳐 안드로이드 런타임이 인식 가능한 .dex 파일로 변환되는 과정을 거친다.

코드 외에 필요한 파일들 모으기

코드 외에도 앱을 실행시키기 위해서는 코드에서 참조하는 image, xml 과 같은 resource 파일들 또한 최종 결과물에 포함되어야 한다. 추가로, 앱을 실행 시키기 위해 필요한 메타 데이터(앱의 진입점 클래스는 무엇인지, 앱 실행 시 필요로 하는 권한이 무엇인지 등)를 담고 있는 파일들 (e.g. AndroidManifest.xml) 또한 같이 포함되어야 한다.

묶어서 압축한 .apk 파일 만들기

이제 이렇게 열심히 정제한 file 들을 하나의 파일로 압축하면 .apk 파일을 만들 수 있다. 검증을 위해 실제로 빌드된 .apk 파일을 압축해제 하여 내용물을 살펴보자.

$ unzip app-debug.apk -d result
$ ls result
AndroidManifest.xml
META-INF
classes.dex
classes2.dex
classes3.dex
classes4.dex
kotlin
res
resources.arsc

앞서 이야기한 .dex 파일, AndroidManifest.xml, res 등이 한 곳에 묶여 있는 모습을 확인할 수 있다.

또한, 실제로 앱을 빌드하는 과정에서도 해당 task 들이 실행되는 것을 확인할 수 있다.

$ ./gradlew assembleDebug
:app:preBuild SKIPPED
:app:preDebugBuild SKIPPED
# ...생략
:app:processDebugManifest SKIPPED
# ...생략
:app:compileDebugKotlin SKIPPED
:app:javaPreCompileDebug SKIPPED
:app:compileDebugJavaWithJavac SKIPPED
# ...생략
:app:generateDebugAssets SKIPPED
:app:mergeDebugAssets SKIPPED
:app:compressDebugAssets SKIPPED
# ...생략
:app:mergeExtDexDebug SKIPPED
:app:mergeLibDexDebug SKIPPED
:app:dexBuilderDebug SKIPPED
# ...생략
:app:packageDebug SKIPPED
:app:createDebugApkListingFileRedirect SKIPPED
:app:assembleDebug SKIPPED

BUILD SUCCESSFUL in 398ms

마무리

간단한 앱의 빌드 과정을 정리해 보았지만, 실제 빌드에서 일어나는 다양한 과정을 살펴보고 싶다면 위에서 언급한 gradle task 실행 경로의 task 들을 하나하나 뜯어 본다면 더욱 깊은 이해를 할 수 있을 것이다.

예시를 들자면, 코틀린 파일이 컴파일 되는 과정, 어노테이션 프로세싱 과정, 코드 난독화/최소화 과정, java sugaring, 앱 사이닝, apk 파일과 aab 파일이 무엇이 다른지... 등이 있으니 관심이 있다면 각각의 주제를 더 깊이 뜯어보아도 재밌을 것 같다.

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