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加快Android編譯速度

發表于?2015-11-25?? | ?

對于Android開發者而言，隨著工程不斷的壯大，Android項目的編譯時間也逐漸變長，即便是有時候添加一行代碼也需要等待好久才能看見期待的效果。之前加快Android編譯的工具相對較少，其中最具有代表性的開源項目當屬FaceBook的Buck和 mmin18的LayoutCast，除此之外還有JRebel?和?Jimulabs。不過前兩天google宣布推出Instant Run加快Android 編譯速度，相信對其他的工具來說都是一次沖擊，這也是寫這篇文章的動機。

相對于Buck而言，LayoutCast顯得更輕量一些，對項目的侵入性較弱。今年8月份的時候，花了一個星期左右的時間才完成公司的代碼的適配，對于一些繁重的項目而言，Buck帶來的好處是顯而易見的，但是適配過程中的坑也是很多的。Instant Run 對項目的侵入性其實也是比較大的，但是這些都不需要用戶去操作、配置，所以看起來和LayoutCast一樣屬于輕量型的。

時間去哪了？

Android程序編譯大致過程如圖所示，詳細的過程可以參考gradle 中的tasks。

那么為什么我們每次編譯都需要等待那么久？事實上我們我們可以gradle中添加TaskExecutionListener來監聽gradle腳本中每個task的執行時間。

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class TimingsListener implements TaskExecutionListener, BuildListener { private Clock clock private timings = [] @Override void beforeExecute(Task task) { clock = new org.gradle.util.Clock() } @Override void afterExecute(Task task, TaskState taskState) { def ms = clock.timeInMs timings.add([ms, task.path]) task.project.logger.warn "${task.path} took ${ms}ms" } @Override void buildFinished(BuildResult result) { println "Task timings:" for (timing in timings) { if (timing[0] >= 50) { printf "%7sms %s\n", timing } } } @Override void buildStarted(Gradle gradle) {} @Override void projectsEvaluated(Gradle gradle) {} @Override void projectsLoaded(Gradle gradle) {} @Override void settingsEvaluated(Settings settings) {} } gradle.addListener new TimingsListener()

執行腳本可以發現主要的費時在dex(包含preDex)以及install這兩個步驟。BUCK和LayoutCast的主要工作也是集中于這些費時的步驟上面。

如何加快？

開發過程中對項目的改動一般分為Java文件的修改以及資源文件的修改，這些修改都會涉及到上述的幾個費時步驟，這也就是為什么即便我們修改一行代碼也需要編譯很久。

1、Java文件修改

通常，修改的.java文件會先經過javac操作生成.class文件。而后與其他的.class文件經過dx生成.dex文件。經過dx的操作很費時，針對這種情況，BUCK、LayoutCast和Instant Run采用了兩種方法來解決。

BUCK

BUCK建立了一套完善的依賴規則以及細化的緩存系統來縮減編譯時間，并通過使用三方的dex merege工具將.dex文件合并的時間復雜度從O(N^2)降到O(NlgN)。

如圖所示，當修改A.java文件時，只涉及到相應的dx操作以及dex merge操作（紅色部分），這樣就大大的縮減了dx的操作時間。BUCK在依賴規則上狠下功夫推出了ABI，更是進一步的減少了不必要的操作。

LayoutCast

LayoutCast的實現同很多插件的實現原理差不多，具體分析如下:

在ClassLoader查找類的時候會先去調用BaseDexClassLoader類中的findClass方法。

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//----dalvik/system/BaseDexClassLoader.java protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { Class clazz = pathList.findClass(name); if (clazz == null) { throw new ClassNotFoundException(name); } return clazz; }

隨后在DexPathList類中根據dexElements來查找相應的class。

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//----dalvik/system/DexPathList.java public Class findClass(String name) { for (Element element : dexElements) { DexFile dex = element.dexFile; if (dex != null) { Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext); if (clazz != null) { return clazz; } } } return null; }

其中dexElements代表著不同dex文件。

1 2	/** list of dex/resource (class path) elements */ private final Element[] dexElements;

也就是說，在ClassLoader加載類的時候會去按照dexElements中dex文件的順序依次查找，如下圖所示，在1.dex中查找到了A類，那么就不會再從后面的dex文件中繼續查找了。

LayoutCast就是利用這樣的原理，將修改的Java文件生成dex文件，并將此dex文件利用反射的方式插入到dexElements數組的前面。當然，從Java到dex的過程需要額外的查找各種依賴包之類的工作，這部分工作在cast.py中實現。

這種方式的實現在ART下是沒有問題的，但是在Dalvik中就會出現IllegalAccessError的問題

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java.lang.IllegalAccessError: Class ref in pre-verified class resolved to unexpected implementation dalvik.system.DexFile.defineClass(Native Method) dalvik.system.DexFile.loadClassBinaryName(DexFile.java:211) dalvik.system.DexPathList.findClass(DexPathList.java:315) dalvik.system.BaseDexClassLoader.findClass(BaseDexClassLoader.j

具體的原因以及解決方案可以參考Bugly的文章

Install Run

Install Run 同樣也是生成新的增量dex,但是新增dex中的類和原來的類名有區別。比如說，在修改Hello.java類之后，會生成包含Hello$overide類的dex文件。

那么，這個新增的dex文件中Hello$Override類是如何被調用的？

我們先看看原來的Hello.java文件經過Instant Run 編譯前后的區別：

編譯前的hello.java文件

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public String name(String str) { return str; }

經過Instant Run之后的

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---compiled Hello.java public String name(String str) { IncrementalChange var2 = $change; return var2 != null?(String)var2.access$dispatch("name.(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;", new Object[]{this, str}):str; }

可以看出，如果$change存在的話，就會調用$change中相應的函數，那么我們只需要通過反射將Hello.java中$change字段改為修改后的Hello$override的類就Ok了。
這也就是為什么Instant Run并不存在前面說到的IllegalAccessError的問題，并且支持不重啟就能看見修改效果的原因。具體可以看看寒江不釣的博客

2、Res修改

Resource文件的修改會涉及到AAPT、ApkBuilder以及最后的Install操作。其中APPT的操作要求比較高，LayoutCast、Instant Run均沒有在這部分進行優化，他們的主要工作在于后面的兩個操作。其主要的思路在于將修改的后的資源利用aapt打包成新的.ap_文件，并通過反射的方式將原來的資源文件改為修改后的。

LayoutCast

LayoutCast主要做了兩件事。

修改LayoutInflater服務

對于下面的用法我們并不陌生：

1 2	LayoutInflater layoutInflater = LayoutInflater.from(context); View view = layoutInflater.inflate(resourceId, root);

其中LayoutInflater.from的實現是在Context的實現類ContextImp中獲取LAYOUT_INFLATER_SERVICE系統服務

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//---- android/view/LayoutInflater.java public static LayoutInflater from(Context context) { LayoutInflater LayoutInflater = (LayoutInflater)context.getSystemService(Context. LAYOUT_INFLATER_SERVICE); if (LayoutInflater == null) { throw new AssertionError("LayoutInflater not found."); } return LayoutInflater; }

那么ContextImpl又是如何獲取相應的服務的，查看ContextImpl類可以發現，

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//---- android/app/ContextImpl.java public Object getSystemService(String name) { ServiceFetcher fetcher = SYSTEM_SERVICE_MAP.get(name); return fetcher == null ? null : fetcher.getService(this); }

可以發現調用getSystemService的過程是在SYSTEM_SERVICE_MAP的表中查找ServiceFetcher，并返回ServiceFetcher中的mCachedInstance。那么只需要將mCachedInstance替換為自定義的BootInflater并在BootInflater中完成Resource的Overrirde就可以了，如下圖所示。

修改Resource

我們知道Activity中的通過調用getResources()方法來訪問資源，這實際上是調用ContextWrapper類中的getResource()方法

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public Resources getResources(){ return mBase.getResources(); }

LayoutCast中就采用替換mBase為自定義的OverrideContext，并在其中將Resource返回為修改后的Resource。

Instant Run

Instant Run 對資源文件的處理和LayoutCast基本類似，但是在細節的處理上有所不同，比如Instant Run 通過對ActivityThread類中的mPackages和mResourcePackages的修改來改變LoadedApk中mResDir的值。

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for (String fieldName : new String[] { "mPackages", "mResourcePackages" }) { Field field = activityThread.getDeclaredField(fieldName); field.setAccessible(true); Object value = field.get(currentActivityThread); for (Map.Entry<String, WeakReference<?>> entry : ((Map)value).entrySet()) { Object loadedApk = ((WeakReference)entry.getValue()).get(); if (loadedApk != null) { if (mApplication.get(loadedApk) == bootstrap) { if (externalResourceFile != null) { mResDir.set(loadedApk, externalResourceFile); } if ((realApplication != null) && (mLoadedApk != null)) { mLoadedApk.set(realApplication, loadedApk); } } } } }

資源文件修改的處理相對于Java文件的處理較為復雜，這中間涉及到aapt、attribute唯一性 、ID值一致等問題都增加了資源文件處理的難度。

總結

總的來說，每種方法都有自己的特色，BUCK依賴于自己強大的緩存和依賴管理系統。而LayoutCast和Instant Run相對而言采用了更靈巧的方法。相對而言，Instant Run 憑借著天然的優勢（和升級后的gradle結合），可以勝LayoutCast一籌，但是LayoutCast這種想法的提出還是很贊的。目前增量的編譯集中在Java文件的修改，對于Res的修改暫時好像還不支持，這在后續應該會有提升吧。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的转： 加快Android编译速度的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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