使用 R8 压缩您的应用

101 · 2021 年1 月 6 日 03:20

作者 / Google 软件工程师 SørenGjesse 和 Christoffer Adamsen

人们更倾向于安装并保留较小和安装占用空间更小的应用，在新兴市场中尤为明显。有了 R8 编译器，您可以通过压缩、混淆和优化，更全面的缩小应用体积。

本文我们将对 R8 的特性进行一个简要的介绍，并介绍可预期的代码缩减程度以及如何在 R8 中启用这些功能。

R8 的压缩特性

R8 通过下面 4 项特性来减少 Android 应用大小:

摇树优化 (Tree shaking): 使用静态代码分析来查找和删除无法访问的代码和未实例化的类型；
优化 : 通过删除无效代码，选择性内联，移除未使用的参数和类合并来优化代码大小；
重命名标识，即混淆处理 : 使用短名称以及缩短包命名空间；
减少调试信息 : 规范化调试信息并压缩行号信息。

为什么需要 R8 压缩

开发应用时，所有代码都应有目的并在应用中实现相应功能。不过，大多数应用都会使用 Jetpack、OkHttp、Guava、Gson 和 Google Play 服务等第三方库，并且用 Kotlin 编写的应用始终包含 Kotlin 标准库。当您使用这其中的某个第三方库时，您的应用中通常只使用其中很小一部分。若不压缩，所有库代码都会保留在您的应用中。

您的代码大小也可能比实际需要的大，因为冗长的代码有时可以提高可读性和可维护性: 例如，您可能会尽量使用有意义的变量名和建造者模式 (builder pattern) 来帮助其他人更容易检查和理解您的代码。但是这些模式会加大代码量。通常，您自己编写的代码有很大的压缩空间。

启用 R8 来压缩您的应用

要在 release build 上启用 R8 压缩，需要在应用的主 build.gradle 文件中将 minifyEnable 属性设置为 true，如下所示:

android {
  buildTypes {
    release {
      minifyEnabled true
    }
  }
}

别被 minifyEnable 这个名字所迷惑，它会启用 R8 的代码缩减功能。

R8 能缩减多少应用大小？

R8 可以大大减小应用的大小。例如，去年的 Google I/O 应用大小为 18.55 MB，压缩前包含 150,220 个方法和 3 个 DEX 文件。压缩后，应用大小缩小到 6.45 MB，包含 45,831 个方法和 1 个 DEX 文件。R8 缩减了 65％的 DEX 文件大小 (测量数据来自 Android Studio 3.5.1 和 IOSched 示例应用)。

基本压缩算法

为简单起见，我们写了一个基于 Java 编程语言的程序作为参考:

class com.example.JavaHelloWorld {
  private void unused() {
    System.out.println("Unused");
  }

  private static void greeting() {
    System.out.println("Hello, world!");
  }

  public static void main(String[] args) {
    greeting();
  }
}

程序的入口是 static void main 方法，我们使用以下 keep 规则指定该方法:

-keep class com.example.JavaHelloWorld {
      public static void main(java.lang.String[]);
}

R8 缩减算法的运作方式如下:

首先，它从程序常见的入口点跟踪所有可访问的代码。这些入口点由 R8 keep 规则定义。例如，在此 Java 代码示例中，R8 会在 main 方法处开始运行。
在该示例中，R8 从 main 方法跟踪到 greeting 方法。greeting 方法是在运行时被调用的，因此跟踪在此处停止。
跟踪完成后，R8 使用摇树优化来删除未使用的代码。在此示例中，摇树删除了未使用的方法，因为 R8 的跟踪过程检测到从任何已知的入口都无法到达该方法。
接下来，R8 将标识重命名为较短的名称，这些名称在 DEX 文件中占用较少的空间。在示例中，R8 可能会将 greeting 方法重命名为短名称 a:

class com.example.JavaHelloWorld {

  private static void a() {
    System.out.println("Hello, world!");
  }

  public static void main(String[] args) {
    a();
  }
}

最后，应用代码优化。缩减代码大小的内联是其一。在此示例中，将方法 a 的主体直接迁移到 main 中，代码会显得更简洁:

class com.example.JavaHelloWorld {

  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Hello, world!");
  }
}

如您所见，处理后的代码比原始代码短得多。

使用 R8 压缩应用前的准备工作

正如独立的 Java 程序一样，Android 应用有许多常见的入口点: Activity (活动)，Service (服务)，Content Provider (内容提供者) 和 Broadcast Receiver (广播接收者)。aapt2 工具通过基于 Android Manifest 文件生成 keep 规则来为您处理这些入口点。

除了这些熟知的入口点，Android 应用还需要其他标准的 keep 规则。这些规则由 Android Gradle 插件提供，您可以在配置构建时指定该默认配置文件:

android {
  buildTypes {
    release {
      minifyEnabled true
      proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt')
    }
  }
}

应用代码中的反射

反射 (Reflection) 会导致 R8 在跟踪代码时无法识别到代码的入口点。第三方库也可能用到反射，并且由于第三方库实际上是您的应用的一部分，您 (作为应用开发者) 将负责这些库以及您自己的代码中使用的反射。第三方库可能附带了它们自己的规则，但是切记，有些库不一定是为 Android 编写的，抑或是未考虑缩减问题，因此它们可能需要其他配置。

以一个 Kotlin 类为例，该类具有一个名为 name 的字段和一个 main 方法，该方法创建一个实例并将该实例序列化为 JSON:

class Person(val name: String)

fun printJson() {
   val gson = Gson()
   val person = Person("Søren Gjesse")
   println(gson.toJson(person))
}

缩减代码后，运行程序将输出一个空的 JSON 对象 {}。这是因为 R8 仅将字段名视为写入 (在 Person 构造函数中)，但从未读取，因此 R8 会将其移除。最后 Person 丢失了字段值，造成空的 JSON 对象。但是，该字段由 Gson 序列化读取，而 Gson 使用反射的方式来执行此操作，因此 R8 无法看到此字段已被读取。

要保留名称字段，请在您的 proguard-rules.pro 文件中添加一个保留规则 -keep:

-keep class com.example.myapplication.Person {
    public java.lang.String name;
}

此规则告诉 R8 不要处理 Person 类中的 name 的字段。将其放置在适当位置后，运行代码即可得到预期的 JSON 对象 {"name": "SørenGjesse"} 。

最后，在配置项目时，请确保将 proguard-rules.pro 文件添加到 build.gradle 配置中:

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

了解更多

有兴趣更深入了解 R8 压缩器如何运作吗？请参考 R8 开发者文档了解更多！