ReDex开源：让Android app更小更快
2016-04-17 20:20 384 0
去年秋, 我们发布了ReDex,一个减小安卓app大小以提高性能的工具。那时候我们致力于诸如压缩，内嵌以及清除僵尸代码这样的优化来减小字节码，但是我们并没有把它们放到产品中测试。现在我们已经这样做了。11月的时候，我们发布了第一个ReDex优化版的Facebook安卓客户端，比原来小了25%,同时启动速度提高了30%。今天我们很高兴宣布将ReDex开源，希望开发者能利用这些工具让每一个安卓app都更小更快 －不仅仅是Facebook。
新的优化点
在以前的文章中，我们讨论了几个ReDex中的优化点。从那之后，我们又实现了几个新的优化，它们帮助我们的产品获得了速度提升。
基于反馈的class布局
一种加速方法就是优化app在磁盘上的字节码结构。默认情况下，dex文件中的class并不是基于它们运行时的行为来组织的，而是基于编译工具链碰巧使用的顺序。当app启动的时候，磁盘必须 找出随机分布在很大文件中的class数据，这会导致延迟，尤其在内部闪存速度很慢的旧设备上。我们认为class的位置可以用来提高字节码的加载性能。
我们使用在本地代码优化中很常见的基于反馈的优化技术（FDO）。为了完成FDO，我们首先在实验室收集运行时数据。因为冷启动性能对用户来说很重要，我们在测试设备上跟踪冷启动期间加载的class，然后把这些class装入
ReDex，它把冷启动期间用到的class放在最前面。这种布置最小化了在启动时从闪存获取字节码的次数。
移除接口
基于接口而不是实现的编程是一种很好的软件开发实践。但是，有时候一个发行版的app中存在一些只有一个实现的接口。这个附加的接口占用了额外的内存并占用了额外的方法引用。另外，在运行时调用接口方法要比调用虚拟方法低效。
ReDex可以移除不必要的接口。为了移除这些接口，我们先执行一次检查，遍历类的结构并找出那些只有一个实现的接口。一旦找到一个只有一个实现的接口，我们就跟踪代码并重写调用方法，让它直接触发实现方法，然后删除此时已经无用的接口。
移除 metadata
Dex文件包含一些在运行时无用的metadata。比如，每个类都都包含了定义它的java文件的名称。我们写了一个简单的通行名单，找出这些源文件的引用并把它们替换成dex中已经出现过的其它字符串。因为文件名一般都很长，所以这种优化可以节省很可观的存储空间（这个地方译者也不是很明白）。
另一个要考虑的metadata就是注解。虽然有些注解是运行时的，但是多数只被分析工具或者编译系统使用。我们添加了一个白名单，把无用的注解从发行版本中删除。
性能数据
我们在实验室中的一套设备上做了性能测试，同样收集了来自真实世界的设备的远程数据。我们实验室的测量数据很感人：在一个运行Android 4.4系统的纯净（大概就是没装多少东西的意思吧）的Nexus 4上，我们发现启动时间大概减少了2到1.6秒 － 速度提升了20%。
在我们的所有优化都稳定了之后，我们在去年11月发布了ReDex的第一个版本。在这个版本的帮助下，我们把Facebook的dex减小了大约25%。这节省了不小的磁盘空间，而且因为系统需要获得的字节码更少，冷启动速度也会快一些。
真实环境中的结论也差不多。在使用Facebook的人群中，总体来说我们看到大概减少了20%的冷启动时间。在高端手机获得速度提升的同时，我们欣慰的发现在普通手机上ReDex提供了最大的帮助 － 高达25％到 30％的速度提升。而普通手机是世界范围内使用Facebook的主流人群。出现这种情况的主要原因可能是内存压力：内存小的设备更能从字节码的减小中获得好处。
为开发者而设计
对我们的团队来说，打造一个既能能提高安卓版facebook用户体验，又能方便开发者使用的工具是很重要的。我们从一个开发者的角度去设计ReDex：
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必须得快。具有快速的编译过程对开发者来说是非常重要的。编译太慢不仅仅需要等待很长的编译时间，而且它还减慢了开发新的优化，同时还让调整设置变的困难。我们努力优化ReDex本身：即使在Facebook这种体量的app上，它也只需在30秒之内运行。
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必须具有简单的接口。dex字节码只是安卓apk格式的一部分。我们的ReDex处理了从apk解包字节码的所有细节，分析，重新打包成相同的格式。这种设计使得把ReDex添加到现有编译工具链变的非常简单，不需要添加支持脚本。
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必须可配置。为了让app更小，ReDex将清除它认为可以优化掉的代码。但是有几种情况ReDex无法判断代码是否还有用。一种是JNI：一个使用了本地代码的app可以在本地代码中实例化对象与调用方法，而这是字节码优化器不能看到的。另一个就是反射：一个程序可以使用随机的字符串去invoke方法，因此ReDex确定那些方法无用。其实，很多事情都无法通过JNI或者反射得到，所以我们就假设它是不能优化的。但是为了以防万一，你可以轻易的指定哪些方法不被优化。只需为ReDex提供一个JSON配置文件，让它知道什么东西不用管。我们的在线文档描述了如何去写好一个配置文件。
开源
能把这个技术贡献给整个安卓开发社区，我们真的感到非常高兴。希望能帮助其它的app变的更快。我们把解析和产生dex的library与优化分离开来。我做这个是为了创建一个平台来减少重复编写dex优化工具的工作。现在你可以在GitHub 上找到ReDex，可以自己尝试一下。我们欢迎各种反馈：非常高兴能收到建议和issues，更欢迎pull requests。
