[Android 之美] 那些你不知道的APK 瘦身，让你的APK更小

[Android 之美] APK 瘦身，减少APK的大小

让你的apk文件尽可能小，应该使移除未使用的代码和资源文件。那么本章节介绍了如何做到让APK更小，性能更好，下载转化率会更高，以及如何指定在构建APK过程中保留或移除的代码和资源，在我们还没有分析APK大小之前，项目中存在一些资源放置处理不当，没有统一的规范，依赖管理不合理，资源重叠，dex方法数过多等问题，导致APK文件比较大，公司要求APK体积大小要优化到3M左右。经过我们的努力终于达到要求，然而我们发现还能再小。

  • Android 之美 APK 瘦身减少APK的大小
  • 分析APK的大小
      • 使用Android Studio 22
      • NimbleDroid
      • ClassShark
  • 对APK进行瘦身
    • 对资源进行极限压缩

      • 使用WEBPSVG图片资源格式
      • 利用AndResGuard资源压缩打包工具
    • 清除你的代码和资源
      • 清除无用代码

          • 自定义混淆规则
      • 清除无用的资源文件
          • 指定要忽略的资源文件
          • 启用严格的检测
      • 清除未使用的替代资源
      • 合并重复的资源
        • 查看资源回收
    • 使用APK Splits构建APK
      • 按屏幕密度拆分
      • 按 ABI 拆分
      • 使用多版本的APK
    • 资源动态加载
    • 依赖库优化
    • 支持插件化
    • 使用ReDex优化

分析APK的大小

正所谓工欲善其事，必先利其器，我们得现有利器，下面就是我们常用的分析APK大小工具的利器。

使用Android Studio 2.2

Android Studio 2.2 新功能直接能分析APK的大小，双击打开就能看到那些占用APK比例大，方法数等。

  • 分析任何的APK
  • 查看APK下载包的大小，解压后的实际大小
  • 反编译资源文件，还原layout中的资源id，代码
  • 分析dex，显示每部分的方法数，直接查看那些library体积比较大

使用方法：Build -> Analyz APK

有了Analyz APK这个利器，以下工具也可以基本不用了

NimbleDroid

NimbleDroid 是美国哥伦比亚大学的博士创业团队研发出来的自动化分析Android app性能指标的系统，分析的方式有静态和动态两种方式，其中静态分析可以分析出APK安装包中大文件排行榜，各种知名SDK的大小以及占代码整体的比例，各种类型文件的大小以及占排行，各种知名SDK的方法数以及占所有dex中方法数的比例,针对缓慢的方法，缓慢的第三方SDK和内存泄漏。

测量生成的速度、网络、内存和磁盘使用率。总之有非常多分析App性能的功能，如果要做性能优化，也可以尝试使用NimbleDroid。

查看详细的方法耗时

具体使用方法请看官网：

https://nimbledroid.com/

不过需要注意的是不要上传任何未发布的产品。

ClassShark

ClassShark 是一款查看Android执行文件（apk）的浏览工具，目前有两个android App（Apk）和桌面（jar）的版本。

使用这款工具，可以很方便的打开APK/Class/Jar/res

等 文件和分析里面的内容。

具体源码与使用方法详细在github中：

https://github.com/google/android-classyshark

通过以上任一工具分析我们知道我们项目中主要是以下文件占用APK大小：

  • classes.dex

    classes.dex是java源码编译后生成的java字节码文件，

  • res

    主要是存放我们的图片资源

  • resources.arsc

    编译后的二进制资源文件，非常多无效资源文件(语言)

  • assets

    主要存放了我们的缓存数据文件，已做最优化压缩，我们考虑能否云端存放。

  • lib

    主要是存放我们的so库，目前我们已经优化了

既然知道了那些数据导致我们APK体积大，那么我们就着手瘦身了。

对APK进行瘦身

对资源进行极限压缩

对资源进行极限压缩，主要是如res里面用到的图片资源文件和assets的html，db等一些缓存预留在APK的数据文件

  • assets资源压缩，使用7zip或者lzma压缩方式最高
  • res 图片资源的压缩，使用tinypng优化Android的资源图片，通常我们可以在保证图片不失真的情况下，多压缩几次。目前tinypng已经支持png和jpg图片、.9图的压缩
  • 将非alpha的图转换成jpg形式

通过以上方法我们图片降低了79%的大小。

使用WEBP，SVG图片资源格式

  • WebP是谷歌研发出来的一种图片数据格式，它是一种支持有损压缩和无损压缩的图片文件格式，如果应用支持到Android 4.0+，那么我们可以使用WebP格式代替PNG，我们的资源大小能降低50%多。或者有些资源可以使用SVG图片资源更小。

    以下是他们的对比图：

这里提供方便转换的WEBP资源的工具：

利用AndResGuard资源压缩打包工具

微信中的资源混淆工具主要为了混淆资源ID长度(例如将res/drawable/icon.png,png变成混淆为r/s/a.png)，同时利用7z深度压缩、对png的存储方式做了改变占用内存更小，大大减少了安装包体积

具体源码与使用方法详细在github中：

https://github.com/shwenzhang/AndResGuard

清除你的代码和资源

通过上面的图片资源压缩能对APK减小不少，但这往往还不够，项目里还有很多未使用的资源文件，重复的资源等，这里主要参考Google官方文档https://developer.android.com/studio/build/shrink-code.html#shrink-code 部分，利用Android Plugin开启gradle 的Code shrinking和ProGuard结合使用。

  • ProGuard能够检测和删除未使用的类，字段，方法，和从你的打包应用程序的属性，包括那些包含代码库，ProGuard是一个混淆优化字节码的工具,能够删除一些未使用的代码，混淆使用的类，字段，方法和短名称，经过混淆处理也能够使APK源代码得到保护
  • Code shrinking是一个Android Plugin for Gradle，从您的打包的应用程序中删除未使用的资源，包括代码库中的未使用的资源。它工作在与代码缩小，这样，一旦未使用的代码已被删除，任何资源不再引用可以安全地删除。

该功能需要依赖于：

  • SDK Tools 25.0.10 或更高
  • Android Plugin for Gradle 2.0.0 或更高

清除无用代码

code shrinking需要结合ProGuard使用，添加minifyEnabled true在你的build.gradle文件中。

需要注意code shrinking会减慢Gradle 编译，应避免使用它在您的调试版本中使用它。Android Studio禁用ProGuard使用 Instant Run.。

例如，以下从build.gradle文件片段，使code shrinking为发布版本

android {
    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled true
            proguardFiles getDefaultProguardFile(‘proguard-android.txt‘),
                    ‘proguard-rules.pro‘
        }
    }
    ...
}

其中getDefaultProguardFile(‘proguard-android.txt‘)默认ProGuard设置来自于Android SDK tools/proguard/中的文件夹

更多的代码减少可以尝试使用相同位置的proguard-android-optimize.txt文件（这里我们又减少了0.5M）proguard-rules.pro是你自定义的proguard规则。

每一次build，ProGuard会输出以下文件在/build/outputs/mapping/release/:

  • dump.txt

    描述.apk文件中所有类文件间的内部结构

  • mapping.txt

    列出了原始的类，方法和字段名与混淆后代码间的映射。这个文件很重要，当你从release版本中收到一个bug报告时，可以用它来翻译被混淆的代码。

  • seeds.txt

    列出了未被混淆的类和成员

  • usage.txt

    列出了从.apk中删除的代码

  • resources.txt

    列出resource被保留的资源

自定义混淆规则

在某些情况下，默认的混淆器配置文件proguard-android.txt文件是会移除所有只有未使用的代码，但也有可能会误删除了你需要的代码，所以要注意以下几种情况：

  • 在AndroidManifest.xml配置的文件类
  • 使用了JNI 的接口方法
  • 运行时反射调用方法(不过现在ProGuard已经可以处理这种了)

添加-keep来忽略一下防止被混淆的代码到proguard-rules.pro文件中，比如：

-keep public class MyClass

另外也可以使用@Keep注解在你的需要忽略的代码中，需要Annotations Support Library的支持

有关自定义proguard-rules.pro文件的更多信息，可以参考ProGuard Manual.这里Troubleshooting列出了一些常见的问题。

清除无用的资源文件

Resource shrinking 只与Code shrinking 一起工作。在代码中删除所有未使用的代码后，Resource shrinking才可以识别哪些资源的应用程序仍然使用，你必须先删除未使用的代码，Resource才会成为无用的，从而被清除掉。

添加shrinkResources true属性在你的 build.gradle文件中，相应代码块如下：

android {
    ...
    buildTypes {
        release {
            shrinkResources true
            minifyEnabled true
            proguardFiles getDefaultProguardFile(‘proguard-android.txt‘),
                    ‘proguard-rules.pro‘
        }
    }
}

resource shrinker 目前还不支持移除定义在values/目录下的资源文件(strings,dimensions,styles,colors),因为Android Asset Packaging Tool（AAPT）不允许Gradle Plugin指定预定义的版本资源[issue 70869]

指定要忽略的资源文件

如果您希望保留或丢弃特定的资源，请在项目中创建一个XML文件，并使用“资源”标签，并指定每个资源保存在工具中：保持属性和每个资源在工具中丢弃：丢弃属性。两个属性都接受一个逗号分隔的资源名称列表。你可以使用星号作为外卡

相应代码块如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    tools:keep="@layout/l_used*_c,@layout/l_used_a,@layout/l_used_b*"
    tools:discard="@layout/unused2" />

需要在项目resources目录保存res/raw/keep.xml文件，build的时候该文件不会被打包到APK里面。

启用严格的检测

通常情况下，资源产品可以准确地确定资源使用。如果你使用Resources.getIdentifier()动态获取指定资源的Id，在默认情况下，这样资源具有匹配名称的格式为潜在的使用，无法去除。

例如，下面的代码将导致所有img_前缀的资源都无法去除。


String name = String.format("img_%1d", angle + 1);
res = getResources().getIdentifier(name, "drawable", getPackageName());

resource shrinker 也通过搜索代码中是否包含资源名来判断是否在build的时候删除。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    tools:shrinkMode="strict" />

在 resource 文件中指定 shrinkMode，你可以指定 Gradle 在处理该资源文件时候的方式，默认的值为 safe，你也可以将它指定为 strict（只会保留有明确引用的资源，以及处理被 tools:keep 和 tools:discard 标注的资源）

在后面查看资源回收情况，我们会讲到，会遇到有些xml 无法被清除的问题，使用shrinkMode可以解决这个问题。

清除未使用的替代资源

Gradle resource shrinker 只删除你在代码中未使用资源，这意味着它不会删除不同的设备配置的可替代资源。如果有必要，你可以使用Android Gradle plugin 的resconfigs属性删除替代资源文件。

例如：我们项目中适配10种国家语言，而项目依赖了v7、v4等其他support包里面包含20种国家语言，那么我们可以通过resconfigs 删除剩余的可替代资源文件，这对于我们APK大小可减少了不少，

以下代码说明了如何限制你的语言资源，只是英语和法语：

android {
    defaultConfig {
        ...
        resConfigs "en", "fr"
    }
}

像上面那样通过resconfig属性指定的语言。未指定的语言的任何资源都被删除。

同样的图片资源我们也可以这么做，例如：我们提供一套xxhdpi的图片资源，其他的都过滤清除掉，这样大量清除了support，其他第三方library的资源文件，关于这个待会我们在后面会说。

合并重复的资源

默认情况下，Gradle也将同名的资源，比如相同的名字，可能是在不同的资源文件夹下，这样子不能通过shrinkResources属性来去除。

只有当两个或多个文件共享相同的资源名称、类型和限定符时才发生资源合并，关于资源的合并优先级如下：

Gradle 主要从以下位置合并资源：

  • src/main/res/ 主要资源
  • Gradle 使用variant(build type 和 build flavors)
  • Library的依赖使用

Gradle合并重复资源优先顺序为：

Dependencies → Main → Build flavor → Build type

例如：如果一个重复的资源在你的mian res中和一个Build flavor指定 ，Gradle 会优先选择Build flavor

查看资源回收

当你Gradle resource shrinker，Gradle Console 输出日志，移除APK资源的信息。例如:

:android:shrinkDebugResources
Removed unused resources: Binary resource data reduced from 2570KB to 1711KB: Removed 33%
:android:validateDebugSigning

APK构建完成后会Gradle会生成一个resource.txt 在 /build/outputs/mapping/release/ 中，这个文件包括详细信息，如资源参考其他资源和使用或删除资源的详细信息等。

例如：找出为什么@drawable/ic_plus_anim_016，仍然包含在你的APK中，在resource.txt 搜索该文件名，你可能会发现它是被另一个资源引用，如下：

16:25:48.005 [QUIET] [system.out] @drawable/add_schedule_fab_icon_anim : reachable=true
16:25:48.009 [QUIET] [system.out]     @drawable/ic_plus_anim_016

现在需要知道为什么@drawable/add_schedule_fab_icon_anim 仍然在使用，搜索我们可以知道应该有代码引用着add_schedule_fab_icon_anim。

如果你不使用严格的检查（就是上面讲的shrinkMode），同样的我们如果我们在drawable中使用了字符串’#FFFFFF‘ 这样的使用resource shrinker也不能将他移除在APK中，通常我们可以在Gradle Console中看到以下信息：

10:32:50.590 [QUIET] [system.out] Marking drawable:ic_plus_anim_016:2130837506
    used because it format-string matches string pool constant ic_plus_anim_%1$d.

那么这种情况我们如何解决呢，可以通过以下方法来清理：

  • 使用tools:discard，在 tools:shrinkMode=”strict” 的时候生效，指定某资源文件需要删除。在你确定该资源文件无效的时候使用。
  • 利用Lint找出未使用的资源并清理掉

    在Android Studio中打开“Analyze” 然后选择”Inspect Code…”，范围选择整个项目，然后点击”OK”

到这里APK的大小又小了不少。

使用APK Splits构建APK

虽然我们上面很好的使用了resource shrinker可以回收一些未使用的资源(v7、v4、google Service 等Libarry资源)，但有些资源仍然未被清除。

例如：那些未使用的多套替代资源，或者是library内部隐患着引用着的资源而我们却没有使用到。或者是我们要根据用户的手机去提供不同版本的APK，如分辨率(xxhdpi,mhdpi等)，so库等。那么我们可以使用APK Splits大大的减少一些无用的资源，这里我们主要参考了http://tools.android.com/tech-docs/new-build-system/user-guide/apk-splits 文档。

APK Splits比起使用 flavors，能让应用程序更有效地构建一些形式的多个apk。

多 apk 只支持以下类型：

  • 屏幕密度
  • ABI

使用新的APK Splits，构建同一个应用程序的hdpi版本和mdpi版本，能够共享很多的任务 （如 javac，dx，proguard）。此外，它会被认为是一个单一的variant，并且同一个测试程序将会被用来测试每??个多APK。

按屏幕密度拆分

android {
  ...
  splits {
    density {
      enable true
      exclude "ldpi", "tvdpi", "xxxhdpi"
      compatibleScreens ‘small‘, ‘normal‘, ‘large‘, ‘xlarge‘
    }
  }
  • enable： 启用屏幕密度拆分机制
  • exclude： 默认情况下所有屏幕密度都包括在内，你可以移除一些密度。
  • include： 表示要包括哪些屏幕密度
  • reset()： 重置屏幕密度列表为只包含一个空字符串 （这能够实现，在与include一起使用时可以表示使用哪一个屏幕密度，而不是要忽略哪一些屏幕密度）
  • compatibleScreens：表示兼容屏幕的列表。这将会注入到manifest中匹配的 节点。这个设置是可选的。

构建完成后可以在out/apk/目录下看到多个版本的APK

按 ABI 拆分

android {
  ...
  splits {
    abi {
      enable true
      reset()
      include ‘x86‘, ‘armeabi-v7a‘, ‘mips‘
      universalApk true
    }
  }
}
  • enable： 启用ABI拆分机制
  • exclude： 默认情况下所有ABI都包括在内，你可以移除一些ABI。
  • include：指明要包含哪些ABI
  • reset()：重置ABI列表为只包含一个空字符串（这可以实现，在与include一起使用来可以表示要使用哪一个ABI，而不是要忽略哪一些ABI）
  • universalApk：指示是否打包一个通用版本（包含所有的ABI）。默认值为 false。

例如：我们项目主要提供xxhdpi的图片资源，而项目中引用到了很多第三方库(v7、v4、google Service 等Libarry资源)我们无法使用到，那么我们可以通过这种方法来去除那些资源。这样我们的APK又减小了非常多。

使用多版本的APK

Multiple APK Support是一个在Google Play，可以发布不同的应用程序，分别针对不同的设备配置特征。每个APK是一个完整的、独立的应用程序版本，但他们分享在Google Play相同的应用程序清单，必须共享相同的包名和与签名。Google Play 会自动给你匹配相应的APK，这样我们的APK 就可以是分不同版本构建需要资源文件，从而减小APK的大小。

通过发布有多个APK，我们可以：

目前我们基于这个方案做了不同屏幕的APK。

资源动态加载

我们可以在项目中使用资源动态加载形式，例如：表情，语言，离线库等资源动态加载，减小APK的大小。

依赖库优化

  • 如果应用支持的最低版本是API14，那就不要使用android support库，或者分开使用android support库，用哪个引入哪个库(android-support-ui/android-support-core 等)虽然现在支持还不太好，Google servie 也是如此。
  • 使用更轻量级的库代替，或者优化library的大小，不然自己写更好。
  • 删除armable-v7包下的so、删除x86包下的so，基本上armable的so也是兼容armable-v7的，armable-v7a的库会对图形渲染方面有很大的改进，不过最好的是根据上面我们说的提供多版本APK，对不同的平台精简，再或者动态的加载so。
  • 使用H5编写界面，图片云端获取
  • 资源缓存库不放在assets下，云端获取更新。

支持插件化

未来对于一些独立业务模块，可以做成插件化动态加载，用户需要使用时，只需下载少部分插件。

使用ReDex优化

ReDex是Facebook开源一个减小安卓app大小以提高性能的工具，内嵌以及清除僵尸代码这样的优化来减小字节码，主要是对Dex进行了优化，能让APK 运行更快，不过需要多测试是否会崩溃。

教程很简单具体更详细的内容请参考：

https://code.facebook.com/posts/998080480282805/open-sourcing-redex-making-android-apps-smaller-and-faster/

github地址：

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

关于APK瘦身就我们就总结到这了，应该还有很多更好的方案，若有错漏，欢迎补充。

更多Android 之美，请阅读《Android 之美 从0到1 – 高手之路》系列文章

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时间： 2024-08-04 18:11:49

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