Android分包原理

bjfw5477 6年前

来自: http://souly.cn/技术博文/2016/02/25/android分包原理/

如果App引用的库太多,方法数超过65536后无法编译。这是因为单个dex里面不能有超过65536个方法。为什么有最大的限制呢, 因为android会把每一个类的方法id检索起来,存在一个链表结构里面。但是这个链表的长度是用一个short类型来保存的, short占两个字节(保存-2的15次方到2的15次方-1,即-32768~32767),最大保存的数量就是65536。新版本的Android系统中修复了这个问题, 但是我们仍然需要对低版本的Android系统做兼容.

解决方法有如下几个: 1.精简方法数量,删除没用到的类、方法、第三方库。 2.使用ProGuard去掉一些未使用的代码 3.复杂模块采用jni的方式实现,也可以对边缘模块采用本地插件化的方式。 4.分割Dex

本文只介绍最后一种方法。

multidex方案配置

dex文件拆成两个或多个,为此谷歌官方推出了multidex兼容包,配合AndroidStudio实现了一个APK包含多个dex的功能。 Android 的 Gradle插件在 Android Build Tool 21.1开始就支持使用multidex了。

使用步骤

使用步骤包括: 1.修改Gradle的配置,支持multidex 2.修改你的manifest。让其支持multidexapplication类

注意其中第二步其实还有另外两种替代方法,下面介绍。

修改Gradle的配置,支持multidex:

android {      compileSdkVersion 21      buildToolsVersion "21.1.0"      defaultConfig {          ...          minSdkVersion 14          targetSdkVersion 21          ...          // Enabling multidex support.         multiDexEnabled true      }      ...  }  dependencies {    compile 'com.android.support:multidex:1.0.0'  }      

你可以在Gradle配置文件中的defaultConfig、 buildType、productFlavor中设置 multiDexEnabled true。

在manifest文件中,在application标签下添加MultidexApplication Class的引用,如下所示:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"      package="com.example.android.multidex.myapplication">      <application          ...          android:name="android.support.multidex.MultiDexApplication">          ...      </application>  </manifest>      </pre>    </div>      

当然,如果你重写了Application,可以让自定义Applicationd继承android.support.multidex.MultiDexApplication。

如果之前已经继承了其他Application类,可以重写attachBaseContext()方法,并添加语句MultiDex.install(this);如下:

public class MyApplication extends BaseApplication{      @Override      protected void attachBaseContext(Context base) {          super.attachBaseContext(base);          MultiDex.install(this);      }  }      </pre>    </div>      

注意事项:Application 中的静态全局变量会比MutiDex的 instal()方法优先加载,所以建议避免在Application类中使用静态变量引用 main classes.dex文件以外dex文件中的类,可以根据如下所示的方式进行修改:

@Override        public void onCreate() {            super.onCreate();            final Context mContext = this;            new Runnable() {                @Override                public void run() {                    // put your logic here!                   // use the mContext instead of this here               }            }.run();        }        </pre>    </div>      

Multidex的局限性

官方文档中提到了Multidex有局限性:

1.如果第二个(或其他个)dex文件很大的话,安装.dex文件到data分区时可能会导致ANR(应用程序无响应),此时应该使用ProGuard减小DEX文件的大小。 2.由于Dalvik linearAlloc的bug的关系,使用了multidex的应用可能无法在Android 4.0 (API level 14)或之前版本的设备上运行。 3.由于Dalvik linearAlloc的限制,使用了multidex的应用会请求非常大的内存分配,从而导致程序奔溃。Dalvik linearAlloc是一个固定大小的缓冲区。 在应用的安装过程中,系统会运行一个名为dexopt的程序为该应用在当前机型中运行做准备。dexopt使用LinearAlloc来存储应用的方法信息。 Android 2.2和2.3的缓冲区只有5MB,Android 4.x提高到了8MB或16MB。当方法数量过多导致超出缓冲区大小时,会造成dexopt崩溃。 4.在Dalvik运行时中,某些类的方法必须要放在主dex中,Android构建工具可能无法确保所有有此要求的类被编译进主dex中。

这些问题也非常值得我们关注.

一些在二级Dex加载之前,可能会被调用到的类(比如静态变量的类),需要放在主Dex中.否则会ClassNotFoundError. 通过修改Gradle,可以显式的把一些类放在Main Dex中.

afterEvaluate {      tasks.matching {          it.name.startsWith('dex')      }.each { dx ->          if (dx.additionalParameters == null) {              dx.additionalParameters = []          }          dx.additionalParameters += '--multi-dex'          dx.additionalParameters += "--main-dex-list=$projectDir/<filename>".toString()      }  }      </pre>    </div>      

上面是修改后的Gradle,其中 是一个文本文件的文件名,存放在和这个Gradle脚本同一级的文件目录下. 而这个文本文件的内容如下.实际就是把需要放在Main Dex的类罗列出来.

android/support/multidex/BuildConfig/class  android/support/multidex/MultiDex$V14/class  android/support/multidex/MultiDex$V19/class  android/support/multidex/MultiDex$V4/class  android/support/multidex/MultiDex/class  android/support/multidex/MultiDexApplication/class  android/support/multidex/MultiDexExtractor$1/class  android/support/multidex/MultiDexExtractor/class  android/support/multidex/ZipUtil$CentralDirectory/class  android/support/multidex/ZipUtil/class      </pre>    </div>      

project.afterEvaluate标签在特定的project配置完成后运行,而gradle.projectsEvaluated在所有projects配置完成后运行。

如果用使用其他Lib,要保证这些Lib没有被preDex,否则可能会抛出下面的异常:

UNEXPECTED TOP-LEVEL EXCEPTION:      com.android.dex.DexException: Library dex files are not supported in multi-dex mode          at com.android.dx.command.dexer.Main.runMultiDex(Main.java:337)          at com.android.dx.command.dexer.Main.run(Main.java:243)          at com.android.dx.command.dexer.Main.main(Main.java:214)          at com.android.dx.command.Main.main(Main.java:106)      </pre>    </div>      

遇到这个异常,需要在Gradle中修改,让它不要对Lib做preDexing

  android {      // ...         dexOptions {              preDexLibraries = false          }      }      </pre>    </div>      

如果每次都打开MultiDex编译版本的话,会比平常用更多的时间. Android的官方文档也给了我们一个小小的建议,利用Gradle建立两个Flavor.一个minSdkVersion设置成21,这是用了ART支持的Dex格式, 避免了MultiDex的开销.而另外一个Flavor就是原本支持的最小sdkVersion.平时开发时候调试程序,就用前者的Flavor, 发布版本打包就用后者的Flavor.

android {      productFlavors {          // Define separate dev and prod product flavors.         dev {              // dev utilizes minSDKVersion = 21 to allow the Android gradle plugin             // to pre-dex each module and produce an APK that can be tested on             // Android Lollipop without time consuming dex merging processes.             minSdkVersion 21          }          prod {              // The actual minSdkVersion for the application.             minSdkVersion 14          }      }            ...      buildTypes {          release {              runProguard true              proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'),                                                   'proguard-rules.pro'          }      }  }  dependencies {    compile 'com.android.support:multidex:1.0.0'  }      </pre>    </div>      

MultiDex实现原理

下面从DEX自动拆包和动态加载两方面来分析。

1.Dex 拆分

dex拆分步骤分为:

1)自动扫描整个工程代码得到main-dex-list; 2)根据main-dex-list对整个工程编译后的所有class进行拆分,将主、从dex的class文件分开; 3)用dx工具对主、从dex的class文件分别打包成 .dex文件,并放在apk的合适目录。

怎么自动生成 main-dex-list? Android SDK 从 build tools 21 开始提供了 mainDexClasses 脚本来生成主 dex 的文件列表。查看这个脚本的源码,可以看到它主要做了下面两件事情:

1)调用 proguard 的 shrink 操作来生成一个临时 jar 包; 2)将生成的临时 jar 包和输入的文件集合作为参数,然后调用com.android.multidex.MainDexListBuilder 来生成主 dex 文件列表。

Proguard的官网执行步骤如下:

在 shrink 这一步,proguard 会根据 keep 规则保留需要的类和类成员,并丢弃不需要的类和类成员。也就是说,上面 shrink 步骤生成的临时 jar 包里面保留了符合 keep 规则的类,这些类是需要放在主 dex 中的入口类。

但是仅有这些入口类放在主 dex 还不够,还要找出入口类引用的其他类,不然仍然会在启动时出现 NoClassDefFoundError。而找出这些引用类,就是调用的 com.android.multidex.MainDexListBuilder,它的部分核心代码如下:

在调用 com.android.multidex.MainDexListBuilder 之后,符合 keep 规则的主 dex 文件列表就生成了。

2.Dex加载

因为Android系统在启动应用时只加载了主dex(Classes.dex),其他的 dex 需要我们在应用启动后进行动态加载安装。 Google 官方方案是如何加载的呢,Google官方支持Multidex 的 jar 包是 android-support-multidex.jar,该 jar 包从 build tools 21.1 开始支持。这个 jar 加载 apk 中的从 dex 流程如下:

此处主要的工作就是从 apk 中提取出所有的从 dex(classes2.dex,classes3.dex,…),然后通过反射依次安装加载从 dex 并合并 DexPathList 的 Element 数组。

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