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使用友盟+的APM服务实现基于APK加速启动时间的Android系统资源优化

简介: 为了尽可能减⼩应⽤的⼤⼩,我们应该在发布版本中移除不使⽤的代码和资源。 另外还存在两个优化⽅向可以⽤来缩减应⽤程序的占⽤空间,⼀项是使⽤混淆处理功能,该功能会缩短应⽤的类 和成员的名称;另⼀项是使⽤优化功能,该功能会采⽤更积极的策略来进⼀步减⼩应⽤的⼤⼩。本⽂将介绍如何通过APK的资源优化来减轻应⽤程序的占⽤空间从⽽节省⽤户资源。
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为了尽可能减⼩应⽤的⼤⼩,我们应该在发布版本中移除不使⽤的代码和资源。 另外还存在两个优化⽅向可以⽤来缩减应⽤程序的占⽤空间,⼀项是使⽤混淆处理功能,该功能会缩短应⽤的类 和成员的名称;另⼀项是使⽤优化功能,该功能会采⽤更积极的策略来进⼀步减⼩应⽤的⼤⼩。本⽂将介绍如何通过APK的资源优化来减轻应⽤程序的占⽤空间从⽽节省⽤户资源。

提出问题

⾸先使⽤友盟+推出的产品U-APM来实际测试应⽤程序在不同的设备上的使⽤情况:

1.jpg

从图中可以看出应⽤程序在启动时间上还存在优化空间,下⼀步我们将读取应⽤程序的内存分配,确定能从哪些⽅向⼊⼿对资源进⾏优化,从⽽加快启动时间。

哦2.jpg


为了对以上⼏个指标进⾏详细分析, 我们使⽤了Android 窗⼝上的Memory 选项卡, 它将向我 们显示随时间在堆上分配的数据量:

2.jpg

图中显示发⽣了 GC 事件, 删除了未使⽤的对象并释放了堆上的空间。

为了调查当前在堆中分配的内容, 我们可以使⽤左侧的堆转储按钮。 这将对堆中当前分配的内容 进⾏快照, 并将其显示在 Android Studio 内的特殊报告屏幕中:

3.jpg

在左侧, 我们看到堆中实例的直⽅图, 按类名分组。 对于每⼀个, 都有分配的对象数量、 这些实 例的⼤⼩ (浅层⼤⼩) 以及这些对象在内存中保留的⼤⼩。 后者告诉我们如果这些实例被释放 , 可以释放多少内存。 这个视图让我们对应⽤程序的内存占⽤有⼀个重要的了解, 帮助我们识别⼤ 型数据结构和对象关系。 这些信息可以帮助我们构建更⾼效的数据结构, 解开对象连接以减少保 留的资源, 并最终尽可能地减少资源占⽤。

随后, 我们使⽤单个布局⽂件构建⼀个最⼩的 APK以计算布局⽂件的名称在 Android APK 出现次数。

使⽤ Gradle 构建 Android 应⽤程序只需要⼀个AndroidManifest.xml⽂件。 我们可以添加⼀个 虚拟布局。


.

├── build.gradle

└── src

└── main

├── AndroidManifest.xml

└── res

└── layout

└── home_view.xml

运⾏gradle assembleRelease将产⽣⼀个只有 2,118 字节的发布版 APK 我们可以使⽤转储其 内容xxd并查找home_view字节序列。

5.jpg

6.jpg

根据此输出,在 APK 中存在 3 次未压缩的路径和 1 次未压缩的仅名称。

zip ⽂件是⼀个⽂件条⽬列表,后跟所有可⽤条⽬的⽬录。每个条⽬都包含⽂件路径,⽬录也是如此。这说明了输出中的第⼀次出现(条⽬标题)和最后⼀次出现(⽬录记录)。

输出中出现的中间两次来⾃resources.arsc⽂件内部,该⽂件是资源排序的数据库。它的内容是

可⻅的,因为该⽂件在 APK 中未压缩。运⾏aapt dump --values resources

build/outputs/apk/release/app-release-unsigned.apk显示home_view记录及其到路径的映射:

7.jpg

APK 包含classes.dex⽂件中第五次出现的名称。它没有显示在xxd输出中,因为⽂件被压缩了。运⾏baksmali dump <(unzip -p build/outputs/apk/release/app-release-unsigned.apkclasses.dex)显示 dex ⽂件的字符串表,其中包含以下条⽬home_view:

8.jpg

这是⽤于将R.layout布局名称映射到唯⼀整数值的类中的字段。顺便说⼀下,该整数是

resources.arsc数据库的索引,⽤于查找相关⽂件名以读取其 XML 内容。

总结⼀下我们问题的答案,对于每个资源⽂件,完整路径出现 3 次,名称出现两次。

优化资源

Android Gradle 插件 4.2 引⼊了⼀个android.enable ResourceOptimizations=true标志,它将运⾏针对资源的优化。这会aapt optimize在合并的资源和resources.arsc⽂件打包到 APK 之前调⽤它们的命令。优化仅适⽤于发布版本,⽆论是否minifyEnabled设置为 true ,都会运⾏。添加标志后,gradle.properties我们可以使⽤漫反射来⽐较两个 APK以查看其效果。输出很⻓,所以我们将按部分分解。

9.jpg

10.jpg

⾸先是 APK 中内容的差异。“压缩”列是 APK 内的成本,“未压缩”列是提取时的成本。该res类别代表我们的单个资源⽂件,其⼤⼩下降了 28 个字节。该arsc类别⽤于resource.arsc本身,显然,这⾥产⽣了⼀定的优化。

11.jpg

这两部分代表资源数据库的代码和内容。没有变化,我们可以推断优化没有影响

R.layout.home_view字段和home_view资源条⽬。

12.jpg

最后显示了优化的效果。我们的布局资源的⽂件名被明显截断并移出layout/⽂件夹。

在 Gradle 项⽬中,XML 的⽂件夹和⽂件名是有意义的。⽂件夹是资源类型,名称对应.arsc⽂件中⽣成的字段和资源条⽬。但是,如果这些⽂件位于 APK 中,⽂件路径就变得毫⽆意义。资源优化通过使名称尽可能短来进⾏优化。

输出aapt dump资源数据库也反映了⽂件更改:

13.jpg

APK 中路径的所有三个出现现在都更短,从⽽节省了 36 字节。虽然 36 字节是⼀个⾮常⼩的数字,但整个⼆进制⽂件只有 2,118 字节。36 字节的节省了 1.7% 的资源。

Nick Butcher 的Plaid应⽤程序有 734 个资源⽂件。除了数量之外,资源⽂件的名称更具描述性(这是说它们更⻓的⼀种奇特⽅式)。home_viewPlaid 包含的名称是searchback_stem_search_to_back.xml、attrs_elastic_drag_dismiss_frame_layout、 和

designer_news_story_description.xml。

没有资源优化的构建与启⽤它的构建进⾏⽐较:

14.jpg

资源优化使 APK ⼤⼩节省了 0.76%。

Uwe Trottmann 的SeriesGuide应⽤程序有 1044 个资源⽂件。与 Plaid 不同,它没有本机库,这应该会让优化效果更好。

我再次将项⽬更新到 AGP 4.2并⽐较两个版本:

15.jpg

16.jpg

在这⾥,资源优化能够将 APK ⼤⼩减少 2.0%!

Chris Banes 的Tivi应⽤程序有⼀个使⽤Jetpack Compose 编写的重要⼦集,这意味着整体资源更少。当前构建仍包含 776 个资源⽂件。

通过使⽤ Compose,Tivi 已经在使⽤最新的 AGP 4.2。通过两个快速构建,我们可以看到资源优化的影响:

17.jpg

我们再⼀次达到了 APK ⼤⼩缩减 2.0% 的程度

APK签名

APK 签名有多个版本,如果您的版本minSdkVersion低于 24,则需要在签名时包含版本V1。

V1 签名使⽤Java 的.jar 签名规范,该规范将每个⽂件作为⽂件中的⽂本条⽬单独签名METAINF/

MANIFEST.MF。

在为原始单布局应⽤程序创建和配置密钥库后,转储清单⽂件unzip -c

build/outputs/apk/release/app-release.apk META-INF/MANIFEST.MF显示以下签名:

18.jpg

每个⽂件的完整路径出现,使每个资源路径的总出现次数达到四次。由于较短的名称将再次导致此⽂件包含更少的字节,因此资源优化在签名中具有更⼤的影响。

________________________________________

根据资料显示,这⼀⽅法可以节省 1-3% 的APK ⼤⼩。根据实际测试,这个范围似乎是正确的。最终节省的费⽤将取决于 APK 中资源⽂件的⼤⼩和数量。

作者:杜洪林






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