Redex安卓Apk优化技术研究

我就是我 2022-07-13 15:50 207阅读 0赞

## Redex介绍 ##

ReDex 是 Facebook 开源的工具，通过对字节码进行优化，以减小 Android Apk 大小，同时提高 App 启动速度。  
GitHub：[ReDex github][]，官网主页：fbredex.com

本次研究完成了Redex在Ubuntu linux上的安装和配置，以卡包App为例进行了Redex优化测试， 实验了Redex优化的主要流程, 包括Inderdex。

## Redex优化的基础知识 ##

可以先看看这几篇文章：  
\* [基于 Facebook Redex 实现 Android APK 的压缩和优化][Facebook Redex _ Android APK]  
\* [Facebook App 优化工具 ReDex 优化的 6 点及未优化的一大方面][Facebook App _ ReDex _ 6]  
\* [Optimizing Android bytecode with ReDex][]

## Ubuntu上安装Redex ##

Redex目前支持Ubuntu Linux和Mac系统， 安装时需要编译源码，Ubuntu下面需要有sudo权限才能安装。  
安装过程参考官方文档。

### Ubuntu 14.04 LTS (64-bit) ###

sudo apt-get install \     g++ \     automake \     autoconf \     autoconf-archive \     libtool \     libboost-all-dev \     liblz4-dev \     liblzma-dev \     make \     zlib1g-dev \     binutils-dev \     libjemalloc-dev \     libiberty-dev \     libjsoncpp-dev

### Download, Build and Install ###

Get ReDex from GitHub:

git clone https://github.com/facebook/redex.git
    cd redex

Now, build ReDex using autoconf and make.

autoreconf -ivf && ./configure && make
    sudo make install

然后就可以在命令行下运行Redex了

## Redex Indexdex介绍 ##

Interdex优化比较复杂，默认配置是不开启的，具体看[Interdex文档][Interdex]。  
Interdex Pass 可以优化dex中class的顺序，以及class在不同的dex中的分布（如果是app使用了multidex）  
按照class在实际运行中调用的顺序在dex中进行重新排序，可以带来几个好处：  
\- 更少的IO  
\- 更少的内存占用  
\- 更少page cache污染

Redex默认的配置文件是不包含Inderdex这一步的。增加Inderdex后的配置文件如下：  
`{ "redex" : { "passes" : [ "ReBindRefsPass", "BridgePass", "SynthPass", "FinalInlinePass", "DelSuperPass", "SingleImplPass", "SimpleInlinePass", "StaticReloPass", "RemoveEmptyClassesPass", "ShortenSrcStringsPass", "InterDexPass" ], "coldstart_classes":"app_list_of_classes.txt" //class调用顺序列表 } }`

## 生成输入数据 ##

如何得到实际运行中class的调用顺序？

### 首先需要收集app的运行数据 ###

按照典型使用场景操作app，获取heap dump文件， 使用redex提供的脚本`redex/tools/hprof/dump_classes_from_hprof.py`分析dump文件，得到class列表。  
这里有个坑，首先是dump\_classes\_from\_hprof.py在python2运行都有错误， Python2需要安装[enum34][]后才能正常运行， 不兼容python3  
在ubuntu上安装enum34后，用python2.7运行，可以得到class列表

### 具体操作过程如下 ###

// get the process if of your app  
`adb shell ps | grep YOUR_APP_NAME | awk '{print $2}' > YOUR_PID ( if you don't have awk, the second value is the pid of your app)`  
// dump the heap of your app. You WILL NEED ROOT for this step  
`adb root adb shell am dumpheap YOUR_PID /data/local/tmp/SOMEDUMP.hprof`  
// copy the heap to your host computer  
`adb pull /data/local/tmp/SOMEDUMP.hprof YOUR_DIR_HERE/.`  
// pass the heap dump to the python script for parsing and printing out the class list  
// Note that the script needs python 2  
`YOUR_PYTHON_2_PATH redex/tools/hprof/dump_classes_from_hprof.py --hprof YOUR_DIR_HERE/SOMEDUMP.hprof > list_of_classes.txt`

### 测量优化效果 ###

主要是看app内存占用和 .dex mmap

adb shell ps | grep com.test.app | awk '{  print $2 }'
    9003
    
    [R:\AndroidM\packages\apps]$ adb shell dumpsys meminfo 9003
    Applications Memory Usage (kB):
    Uptime: 2329984 Realtime: 2329984
    
    ** MEMINFO in pid 9003 [com.test.app] **
                       Pss  Private  Private  Swapped     Heap     Heap     Heap
                     Total    Dirty    Clean    Dirty     Size    Alloc     Free
                    ------   ------   ------   ------   ------   ------   ------
      Native Heap    10711    10044        0        0    44416    40455     3960
      Dalvik Heap     2201     2172        0        0    35719    33937     1782
     Dalvik Other     5424     4984        0        0                           
            Stack      516      516        0        0                           
           Ashmem        4        0        0        0                           
        Other dev        5        0        4        0                           
         .so mmap      967      152      148      360                           
        .apk mmap      271        0       56        0                           
        .ttf mmap        8        0        0        0                           
        .dex mmap     4531        8     4464        0                           
        .oat mmap     2274        0      776        0                           
        .art mmap     2761     1352     1020        0                           
       Other mmap       94        8        8        0                           
        GL mtrack     4196     4196        0        0                           
          Unknown      190      188        0        0                           
            TOTAL    34153    23620     6476      360    80135    74392     5742
    
     App Summary
                           Pss(KB)
                            ------
               Java Heap:     4544
             Native Heap:    10044
                    Code:     5604
                   Stack:      516
                Graphics:     4196
           Private Other:     5192
                  System:     4057
    
                   TOTAL:    34153      TOTAL SWAP (KB):      360
    
     Objects
                   Views:       48         ViewRootImpl:        0
             AppContexts:        2           Activities:        1
                  Assets:        3        AssetManagers:        2
           Local Binders:       12        Proxy Binders:       27
           Parcel memory:       13         Parcel count:       52
        Death Recipients:        0      OpenSSL Sockets:        0
    
     SQL
             MEMORY_USED:      663
      PAGECACHE_OVERFLOW:       88          MALLOC_SIZE:       62
    
     DATABASES
          pgsz     dbsz   Lookaside(b)          cache  Dbname
             4       68            512      225/36/22  /data/user/0/com.test.app/databases/MyTicket

## App冷启动时间测试 ##

我们常说的App冷启动,是指启动时你的应用程序的进程是没有创建的. 这也是大部分应用的使用场景.用户在桌面上点击你应用的 icon 之后,首先要创建进程,然后才启动 MainActivity.  
这时候`adb shell am start -W packagename/MainActivity` 返回的结果,就是标准的应用程序的启动时间（注意 Android 5.0 之前的手机是没有 WaitTime 这个值的）  
具体可以参考[怎么计算apk的启动时间？][apk]  
如果只关心某个应用自身启动耗时，参考TotalTime；如果关心系统启动应用耗时，参考WaitTime；如果关心应用有界面Activity启动耗时，参考ThisTime。

我编写了一个python脚本，可以自动进行多次冷启动，并画出启动时间统计图，计算平均启动时间。用这个脚本可以很方便的测量任意app的启动时间。  
打开app，马上运行`adb shell dumpsys activity top`，可以看到app的包名和启动Activity， 测试脚本需要输入包名和启动activity的完整类名。

### Redex优化效果分析 ###

使用以前开发的App做测试，体积20M，使用了multidex。由于app有启动页，本身启动速度已经很快，1s多一点，因此优化效果不够明显。

优化前数据
    ['465', '1122', '1163']
    [['444', '1123', '1149'], ['440', '1150', '1191'], ['410', '1450', '1520'], ['439', '1081', '1112'], ['419', '1072', '1117'], ['409', '1055', '1084'], ['423', '1101', '1135'], ['427', '1079', '1120'], ['465', '1122', '1163']]
    apk launcher avarage times:[ThisTime, TotalTime, WaitTime]
    [  430.66665649  1137.          1176.77783203]
    
    redex优化后的数据，优化后TotalTime减少70ms
    ['453', '1129', '1159']
    [['403', '1072', '1099'], ['411', '1077', '1123'], ['414', '1056', '1085'], ['383', '1031', '1077'], ['386', '1056', '1102'], ['381', '1030', '1071'], ['449', '1111', '1148'], ['390', '1095', '1127'], ['453', '1129', '1159']]
    apk launcher avarage times:[ThisTime, TotalTime, WaitTime]
    [  407.777771    1073.          1110.11108398]

## 结论 ##

Redex可以在Proguard优化后再在dex层面进行优化，Redex需要配置Proguard配置文件来保护一些不应该被优化的类（如JNI调用、反射调用的类等）。  
根据实际测试结果看Redex优化后可以提升冷启动速度10%左右，apk体积减少100k左右，低于Facebook给出的数据（25%）。原因可能是我测试的Apk比较简单，本身启动速度已经比较快，后面应该找启动速度慢的App进行优化测试。  
普通App建议在做了Proguard优化后，再根据冷启动测试数据决定是否做Redex优化。

## 参考文章 ##

[ReDex github][]  
[Optimizing Android bytecode with ReDex][]  
[基于 Facebook Redex 实现 Android APK 的压缩和优化][Facebook Redex _ Android APK]  
[Facebook App 优化工具 ReDex 优化的 6 点及未优化的一大方面][Facebook App _ ReDex _ 6]

[浅谈Android启动时间][Android]  
[怎么计算apk的启动时间？][apk]

[ReDex github]: https://github.com/facebook/redex
[Facebook Redex _ Android APK]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwMTYwNzE2Mg==&mid=2651036594&idx=1&sn=b276c0f76cea713e5d568ab51e3f7f13&scene=0#wechat_redirect
[Facebook App _ ReDex _ 6]: http://www.trinea.cn/android/facebook%E5%BC%80%E6%BA%90%E7%9A%84android%E4%BC%98%E5%8C%96%E5%B7%A5%E5%85%B7redex-%E5%87%8F%E5%B0%8F%E5%AE%89%E8%A3%85%E5%8C%85%E5%A4%A7%E5%B0%8F-%E5%90%8C%E6%97%B6%E6%8F%90%E9%AB%98%E8%BF%90/
[Optimizing Android bytecode with ReDex]: https://code.facebook.com/posts/1480969635539475/optimizing-android-bytecode-with-redex
[Interdex]: https://github.com/facebook/redex/blob/master/docs/Interdex.md
[enum34]: https://pypi.python.org/packages/bf/3e/31d502c25302814a7c2f1d3959d2a3b3f78e509002ba91aea64993936876/enum34-1.1.6.tar.gz#md5=5f13a0841a61f7fc295c514490d120d0
[apk]: https://www.zhihu.com/question/35487841
[Android]: http://www.jianshu.com/p/236f5ac79520