APP终极瘦身方案

Posted 2021-05-29 冬天的毛毛雨

随着项目版本的迭代，功能不断丰富，app的体积也愈来愈大，动辄几十MB甚至上百MB，用户看到这么大的体积，相信如果不是版本强制更新，绝大多数用户对版本更新都会敬而远之吧。毕竟更新一次版本的成本也太大了，不说流量不够用，假如网络不好，更新的时间成本也是不可小觑的，这对于体量不是很大的业务线来说是灾难性的，用户的可以选择的替代品太多了，如何能够在如此激烈的竞争环境中脱颖而出呢，降低包大小，让用户高高兴兴的去下载去更新，这也是我们app开发者需要去好好思索的。

APK文件结构

既然要优化包大小，首先要了解apk的组成部分。APK 文件由一个 Zip 压缩文件组成，其中包含构成应用的所有文件。这些文件包括 Java 类文件、资源文件、签名文件等。

• androidManifest.xml：包含核心 Android 清单文件。用于声明应用包名信息、相关的使用权限、四大组件、android sdk版本等
• class.dex:打包后的字节码，一个dex文件最多支持65535个方法。可能会包含多个dex文件，dex分包是不均匀的，可以理解为装箱子，一个箱子的大小是固定的，但装多少是不确定的。
• res：包含应用的主要资源文件，包括res/layout、res/drawable等，主要是一些布局文件和图片资源
• resources.arsc：资源映射表，是编译后的二进制资源文件，描述的是[id、name、value]三者的映射关系。可以通过资源R.java中的ID映射到对应的资源文件或者值
• assets：包含应用的原始资源文件，打包过程中不会编译，不会生成资源id，应用可以使用 AssetManager对象检索这些资源。
• lib目录：使用到的各种.so链接库，分析器会检查出项目自身和三方库中所有的so
• META-INF目录：主要包含APK的签名信息，用于保证apk包的完整性和系统的安全性，让用户避免安装来历不明的apk。其中又包含：

  • 1、MANIFEST.MF：清单文件，当前APK中所有文件清单及其对应hash值

  • 2、CERT.SF：上述清单文件中的每条信息的hash值；

  • 3、CERT.RSA：对CERT.SF文件的数字签名以及签名时所用的数字证书

优化方案

优化Assets目录

• 删除无用字体：中文字体不同于英文字体，一个中文字体库是很大的，因此不建议将字体文件随意丢弃到Assets中。对于有些只会用在Logo中的字体，推荐将字体文件进行删减处理。forJrking/FontZip就是一种字体提取工具。
• 动态下载资源：对于字体、js、html这样的资源，尽量动态下载
• 压缩资源文件：对于JS代码或者Html代码，可以通过混淆压缩的方案进行压缩，对于非代码类的文件，可以采用压缩存储的方式，在需要的时候将其解压使用。

优化Resources.arsc

resources.arsc中存在一个对应关系 关于文件，第一时间想到的就是压缩存储，在app运行时，要经常用到这个id，说明这个文件需要被频繁的读取。如果将这个文件进行压缩，在第一次读取之前必须进行解压的操作，就会有一些性能和内存的开销，综合考虑是得不偿失的。

• 删除无用的映射：resources.arsc的正确瘦身方式是删除不必要的string entry，可以借助Android-arscblamer检查出可以优化的部分，例如一些空的引用。
• 进行资源混淆：微信团队开源了资源混淆工具-AndResGuard，能将资源的名称进行混淆和缩减。可以使用它对该文件进行优化，只是具体优化效果与编码方式、id数量和命名长度有关。被AndResGuard优化后的资源名称会发生改变，一般会所见为一到两个英文字母。 AndResGuard工具其实是一个Task，可以根据需要进行配置即可。对于不需要混淆的可以将其放到白名单中。

具体可参见 github.com/shwenzhang/…

优化META-INF

MANIFEST.MF：是摘要文件，程序会遍历apk包中所有的文件，对非文件夹、非签名文件的文件，逐个编码生成摘要信息，并记录于此。如果逆向修改了任何文件，那么将出现文件和摘要信息不匹配的情况，导致安全校验失败。每一个资源文件都有一个sha1-digest的值，为该文件sha-1的值进行base64编码后的结果。

CERT.SF:是对MANIFEST.MF的签名文件，经过三步生成：

• 1、系统会把MANIFEST.MF整个文件进行sha1计算，并且计算base64编码后的值。
• 2、系统会对MANIFEST.MF中的每一条内容分别进行sha1计算，然后再用base64编码。
• 3、上述两部完成后，系统会将内容写入到CERT.SF文件中。

可以这样理解CERT.SF的作用：

• 该文件是MANIFEST.MF的二次编码后产生的文件。
• 如果逆向修改了任何文件，则MANIFEST.MF文件必定会发生改变，从而和CERT.SF不匹配。
• CERT.SF二次编码的特点是用于在APK安装时校验MANIFEST.MF是否被篡改
• 若根据修改的文件伪造了一份新的CERT.SF文件，那么数字签名值必定与CERT.RSA中的记录不一样

CERT.RSA:包含了公钥和加密算法等信息，而最重要的信息是“对CERT.SF用私钥进行加密之后的值”。

META-INF文件夹下的文件环环相扣，总结如下：

• 如果逆向修改了APK包中的文件，那么被修改的文件的摘要和MANIFEST.MF中的信息则不对应
• 如果修改了某个文件，则必须修改MANIFEST.MF中对应的摘要值，必须保证对应关系
• 要修改MANIFEST.MF的摘要值，会产生新的MANIFEST.MF，必然和CERT.SF中的记录不匹配
• CERT.SF中记录了MANIFEST.MF整个文件的编码和其所有内容的编码值，逆向时必须修改CERT.SF
• 修改了CERT.SF后，安装apk时CERT.RSA文件中的内容和修改后的CERT.SF会不匹配，出现安装失败
• 逆向者只有拿到了开发者的秘钥才能完全创造一个相同的apk

优化建议：通过分析得出，除了RSA没有缩减机会外，其余两个文件都可以通过混淆资源名称的方式进行压缩。

优化Res目录

• 打包时剔除无用资源：shrinkResources true shrinkResources意思是收缩资源，将它设置为true，每次打包时就会自动排除无用的资源，不仅作用于图片，还会清理无用的layout资源等，但是只有配合开启混淆才能生效。
• 删除无用的语言：大部分app其实不需要支持几十种语言，国内应用，可以只支持中文

defaultConfig {
    ...
    resConfig "zh"
}

这样配置后，打包时会排除私有项目、Android support库、三方库中的非中文资源文件。

• 控制raw中的资源大小:Raw和Assets可以用来存放资源，但两者有以下差异：

1. Assets目录允许下面有多级子目录，而Raw不允许存在字目录结构。
2. Assets目录不会产生R文件，Raw则相反
3. 因为Raw文件会产生R文件的映射，所以可以被lint分析，而Assets不能
4. Raw不支持子目录让其无法成为存放多种类文件的目录

Raw虽然不会对文件大小有限制，但是存放的音频文件尽量不要使用无损格式，可以考虑同等质量但文件更小的音频格式，如OGG、wav、mp3等格式

减少layout文件

减少layout有两个方法：复用和融合。

复用：把一些页面共用的布局抽出来，这对于layout文件的管理还是瘦身都非常有用。

融合：对于不会被复用的layout呢？

• shatter是一个类似于Fragment的解耦库，可以为同一个layout中不同区域的view进行逻辑解耦，还可以尽可能少的建立layout文件。
• 将没有必要复用的header头布局和ListView/RecycleView放在同一个layout布局中，通过代码完成头部的添加

动态下载图片

贴纸、表情这类的文件是相当大的，对于这类图片资源，强烈建议通过在线的方式获取，虽然有一点的复杂度和出错率，但是投入产出比还是不错的。

分目录放置图片

不同分辨率的图片应该放在不同的目录中，如果放错了，对于app运行时的内存大小会有一定的影响。

如果把一个本来应该放在drawable-xxhdpi里面的图片放在了drawable文件夹中，会出现什么问题呢？ 在xxhdpi设备上，图片会放大3倍，图片内存占用会变为原来的9倍。

因为不同分辨率的图片大小有差距，很多认为可以使用一套图片来做，不用多套图，借此达到瘦身的目的。但谷歌建议针对不同分辨率出不同的图片。 比较通用的做法是：

• 聊天表情就出一套图，放在hdpi中（因为此类图片对于清晰度要求不高）
• 纯色小icon用svg制作，用矢量图适配所有分辨率
• 对于背景图等大图，出一套放在hdpi或者xxhdpi中
• logo等权重较大的图片可针对hdpi、xhdpi、xxhdpi做多套图
• 如果某些图在真机中展示异常，就用多套图适配
• 如果有特殊机型，可针对性的补图

优化图片资源

图片的优化，最重要的是知道选择什么样的图片格式。

• 如果是纯色的icon，推荐使用svg
• 如果是两种以上颜色的icon，推荐使用webp
• 如果webp无法达到效果，则选择用png
• 如果图片没有alpha通道，则考虑使用jpg
• 因为svg是通过xml描述的，所以可以享受到资源优化和代码压缩，通常可以压缩到1kb
• 对于无透明度的大图，可以换为jpg格式进行有损压缩

webp格式从4.0开始原生支持，知道4.2.1才支持显示含有透明度的webp，一般png转换为webp，大小可以减少一半

另外，在大型项目中，会引入汗多support库以及三方库，如果库中包含一些大图，并且不会用到的话，可以用1x1的同名透明图片替代，达到技能编译通过，又能缩小体积的目的。

针对动画，尤其是帧动画，一直是相当占用资源的，现在可以使用svg动画或者Airbnb公司的Lottie动画库实现，如果使用Lottie可以直接使用json文件描述动画，图片会减少很多。

优化dex

dex文件是class文件被编译后可供art虚拟机理解的文件格式，可以理解为java代码包。

利用lint分析无用代码

可以借助Inspect Code，对工程做静态代码检查。Lint是一个强大的工具，它能做的事情不限于检查无用资源和代码，它能检测丢失的属性、写错的单位、会引起内存溢出的代码等，当然Lint虽然强大，但也会带来一些缺点，就是生成的信息量过大，不适合快速定位无用的代码。除此之外，Lint会提示不要使用枚举方法，如果将枚举变为int，apk的大小也会缩小一些，没减少一个enum，可以减少大约1到4kb的大小。

删除R文件

Android中的R文件，除了styleable类型外，所有的字段都是int型变量或者常量，且在运行期间都不会改变。可以在编译时记录R中所有字段的名称以及对应值，然后利用ASM工具遍历所有class，将引用R字段的地方替换成对应的常量 ThinRPlugin插件可以方便地将R.xxx的地方替换为具体值，可以减少一部分dex大小。

在最外层的build.gradle中加入如下依赖：

classpath   'com.mogujie.gradle:ThinRPlugin:0.0.2'

在内层的gradle文件中加入如下代码：

apply plugin: 'thinR'

thinR {
 //为了不影响日常开发的编译速度，debug版本可以不用删除R
 skipThinRDebug = true
 }

启用ProGuard：

ProGuard是一款优秀的代码优化、混淆工具，适用于java和Android。关于ProGuard，最需要了解的是它的方法检测机制。它将产出的class作为输入，然后寻找代码中所有的调用点，计算出代码中可达的调用关系图，然后移出剩余的部分，将真正用到的方法变量保留下来进行优化，最终输出一个新的class。

上图简单描述了什么是可达和不可达的代码

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

虽然这种方式成果显著，但也要配合正确的ProGuard规则才能起作用。

这张图展示了原始apk和混淆后apk的大小差异

每次构建时，ProGuard都会输出下列文件：

• dump.txt:说明APK中所有类文件的内部结构
• mapping.txt:提供原始与混淆过的类、字段、属性、方法之间的映射关系
• seeds.txt：列出未进行混淆的类和成员
• usage.txt:列出从apk中移除的类和代码

利用混淆来删除代码的方式是一种保险措施，真正治本的方法是在开发过程中随手删除无用的代码。

• 使用更小的库或合并现有的库：同一个功能就用一个库，禁止出现一个app中有多个网络库、多个图片库等情况，如果第三方sdk很大，并且申请了各种权限，则考虑换掉它。

• 根据环境依赖库：Debug模式是开发者的调试模式，这个模式下log全开，并且会有一些帮助调试的工具（apm工具、leakCanary等），可以通过debugImplementation（只在debug模式的编译和最终的debug apk打包时有效）、releaseImplementation（仅仅针对release 模式的编译和最终的release apk打包）来做不同的依赖

结语

控制app的大小非常重要，但也不是一蹴而就的，这是一个持续性的过程，也许隔几个月或者隔几个版本，就需要我们去检查一下大小是否有了足够多的冗余，在开发过程中，及时删除废弃的资源文件和代码也是一个良好的习惯。

最后

小编在网上收集了一些 Android 开发相关的学习文档、面试题、Android 核心笔记等等文档，希望能帮助到大家学习提升，如有需要参考的可以直接去我 GitHub地址：https://github.com/733gh/Android-T3 访问查阅。