Android Multidex导致的App启动缓慢
Android Multidex导致的App启动缓慢
Android社区中多次说到了dex包的65536方法数限制，现在针对这个问题的解决方法是dex分包(Multidexing)。虽然这是google提出的一个很好的解决办法，但是我注意到了它对App的启动速度影响很严重（这个问题现在还没有被Android社区所重视）。所以我写下了这篇文章，写给那些想实现dex分包但是不知道它的这个缺点或者已经实现了dex分包但是想看看它性能的开发者。
背景
简单来说，构建Android应用时这样一个流程：Java代码=>.class文件（与依赖库）=>独立的.dex文件。这个.dex文件最后与资源文件一起打包成.apk文件，这就是你最后从应用商店下载下来的安装文件。具体可以参考这里。
对编译过程的一个限制就是在dex文件中系统允许的方法总数最多为65536。早期的Android开发者通过混淆来减少不必要的代码，从而避免方法数超过限制的问题。然而混淆在这方面能做到的事情比较有限，而且它只是延缓了方法数量过限的时间，并没有根治。所以后来Google在support library里面出了一个解决方案：dex分包（Multidex），这个方案可以很方便地处理方法数超过限制的问题，但是就如同我之前所说，它会极大地延缓App的启动速度。
使用Multidex
Multidex现在是一个成熟的、文档丰富的工具。我强烈推荐通过官网流程来在工程中实现Multidex，你也可以在我的github。
NoClassDefFoundError?!
当你在项目中使用了multidex的时候，你的app可能会产生java.lang.NoClassDefFoundError异常。这意味着你的app在启动的时候没有找到含有指定类的class文件。Android的Gradle插件首先需要SDK build tools 21.1及以上才支持multidex，它会在混淆工程之后列出一个主dex文件中包含的类的清单（[buildDir]/intermediates/multi-dex/[buildType]/maindexlist.txt）。但这里面可能没有包含所有在App启动时需要加载的类，这时启动App就会抛出这个异常。
如何解决？
要解决这个问题，你要列出一份启动App时需要加载的类的清单，并告诉编译器这些类要保留在主dex文件中。你可以这么做：
- 在工程文件夹下创建一个
multidex.keep文件 - 将
java.lang.NoClassDefFoundError异常中报出的类列到multidex.keep中。（不要修改maindexlist.txt，这个文件每次都会重新生成，改动无效） - 在使用混淆的模块的gradle脚本中天下如下代码，它会每次在编译的时候将
multidex.keep文件中的内容添加到`maindexlist.txt"中。
android.applicationVariants.all { variant ->
task "fix${variant.name.capitalize()}MainDexClassList" << {
logger.info "Fixing main dex keep file for $variant.name"
File keepFile = new File("$buildDir/intermediates/multi-dex/$variant.buildType.name/maindexlist.txt")
keepFile.withWriterAppend { w ->
// Get a reader for the input file
w.append('\n')
new File("${projectDir}/multidex.keep").withReader { r ->
// And write data from the input into the output
w << r << '\n'
}
logger.info "Updated main dex keep file for ${keepFile.getAbsolutePath()}\n$keepFile.text"
}
}
}
tasks.whenTaskAdded { task ->
android.applicationVariants.all { variant ->
if (task.name == "create${variant.name.capitalize()}MainDexClassList") {
task.finalizedBy "fix${variant.name.capitalize()}MainDexClassList"
}
}
}Multidex对应用启动速度造成的影响。
如果你使用了multidex，那么你需要注意它可能会加长App的启动速度。我们通过追踪App的启动时间（从点击icon到所有的图标被下载、显示的时间）。当使用multidex后，4.4及以下的系统启动时间会加长大约15%，你可以在Carlos Sessa的这篇文章中了解到更多信息。
由于5.0以上的Android系统采用了ART运行时，它本身就支持multidex的加载，所以5.0以上系统影响较小。但是5.0以下的系统将会在加载主dex之外的类时会有比较明显的延迟。
解决multidex带来的启动时间影响
在App启动到所有图片加载到屏幕上之间的这段时间内，有很多类既没有被混淆，也不在主dex文件中。我们要怎么知道哪些类已经被App加载了呢？
幸运的是，在ClassLoader中有一个findLoadedClass()方法，我们的解决办法就是在启动结束的时候查看有没有不在主dex文件中却依然在启动阶段被加载的类，将它们添加到之前的multidex.keep文件中，手动将其加入主dex文件：
- 将下面这个类添加到代码中，运行其中的
getLoadedExternalDexClasses查看是否有一些副dex中的类在启动结束后被加载了； - 将上一步检测到的类添加到我们的
multidex.keep文件中，重新编译。
public class MultiDexUtils {
private static final String EXTRACTED_NAME_EXT = ".classes";
private static final String EXTRACTED_SUFFIX = ".zip";
private static final String SECONDARY_FOLDER_NAME = "code_cache" + File.separator +
"secondary-dexes";
private static final String PREFS_FILE = "multidex.version";
private static final String KEY_DEX_NUMBER = "dex.number";
private SharedPreferences getMultiDexPreferences(Context context) {
return context.getSharedPreferences(PREFS_FILE,
Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.HONEYCOMB
? Context.MODE_PRIVATE
: Context.MODE_PRIVATE | Context.MODE_MULTI_PROCESS);
}
/**
- get all the dex path
*
- @param context the application context
- @return all the dex path
- @throws PackageManager.NameNotFoundException
- @throws IOException
*/
public List<String> getSourcePaths(Context context) throws PackageManager.NameNotFoundException, IOException {
final ApplicationInfo applicationInfo = context.getPackageManager().getApplicationInfo(context.getPackageName(), 0);
final File sourceApk = new File(applicationInfo.sourceDir);
final File dexDir = new File(applicationInfo.dataDir, SECONDARY_FOLDER_NAME);
final List<String> sourcePaths = new ArrayList<>();
sourcePaths.add(applicationInfo.sourceDir); //add the default apk path
//the prefix of extracted file, ie: test.classes
final String extractedFilePrefix = sourceApk.getName() + EXTRACTED_NAME_EXT;
//the total dex numbers
final int totalDexNumber = getMultiDexPreferences(context).getInt(KEY_DEX_NUMBER, 1);
for (int secondaryNumber = 2; secondaryNumber <= totalDexNumber; secondaryNumber++) {
//for each dex file, ie: test.classes2.zip, test.classes3.zip...
final String fileName = extractedFilePrefix + secondaryNumber + EXTRACTED_SUFFIX;
final File extractedFile = new File(dexDir, fileName);
if (extractedFile.isFile()) {
sourcePaths.add(extractedFile.getAbsolutePath());
//we ignore the verify zip part
} else {
throw new IOException("Missing extracted secondary dex file '" +
extractedFile.getPath() + "'");
}
}
return sourcePaths;
}
/**
- get all the external classes name in "classes2.dex", "classes3.dex" ....
*
- @param context the application context
- @return all the classes name in the external dex
- @throws PackageManager.NameNotFoundException
- @throws IOException
*/
public List<String> getExternalDexClasses(Context context) throws PackageManager.NameNotFoundException, IOException {
final List<String> paths = getSourcePaths(context);
if(paths.size() <= 1) {
// no external dex
return null;
}
// the first element is the main dex, remove it.
paths.remove(0);
final List<String> classNames = new ArrayList<>();
for (String path : paths) {
try {
DexFile dexfile = null;
if (path.endsWith(EXTRACTED_SUFFIX)) {
//NOT use new DexFile(path), because it will throw "permission error in /data/dalvik-cache"
dexfile = DexFile.loadDex(path, path + ".tmp", 0);
} else {
dexfile = new DexFile(path);
}
final Enumeration<String> dexEntries = dexfile.entries();
while (dexEntries.hasMoreElements()) {
classNames.add(dexEntries.nextElement());
}
} catch (IOException e) {
throw new IOException("Error at loading dex file '" +
path + "'");
}
}
return classNames;
}
/**
- Get all loaded external classes name in "classes2.dex", "classes3.dex" ....
- @param context
- @return get all loaded external classes
*/
public List<String> getLoadedExternalDexClasses(Context context) {
try {
final List<String> externalDexClasses = getExternalDexClasses(context);
if (externalDexClasses != null && !externalDexClasses.isEmpty()) {
final ArrayList<String> classList = new ArrayList<>();
final java.lang.reflect.Method m = ClassLoader.class.getDeclaredMethod("findLoadedClass", new Class[]{String.class});
m.setAccessible(true);
final ClassLoader cl = context.getClassLoader();
for (String clazz : externalDexClasses) {
if (m.invoke(cl, clazz) != null) {
classList.add(clazz.replaceAll("\\.", "/").replaceAll("$", ".class"));
}
}
return classList;
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}实验结果
这里是我们得出的实验结果。蓝色柱是不使用multidex时的启动时间，红色柱是使用multidex时的启动时间，你可以看到两者之间的巨大差距，仅仅是因为我们使用了multidex而已。之后我们进行了上述优化改进，得出的启动时间是绿色柱，你可以看到它回到了原先的启动速度，甚至比原先更快。你可以尝试一下，它会为你的app性能带来提升。
最后的话
你可以这么做不代表你必须这么做。
你应该将multidex认为是一种走投无路的解决办法，因为它会严重影响App的启动速度，并且还要维护额外的代码来解决奇怪的异常（java.lang.NoClassDefFoundError）。当达到了65536的方法数限制时，我们不应该先想到multidex因为它会带来性能影响。我们检查工程并发现了很多没有用处的代码，进行删除、重构。仅仅当没有别的办法时，才引入multidex，并且从此我们都会十分注意代码质量、标准。与其直接使用multidex，不如花时间让你的代码变得简洁、高效，重构你的代码使其不要超过65536的方法数限制。