編輯:Android資訊
對於Android開發者而言,隨著工程不斷的壯大,Android項目的編譯時間也逐漸變長,即便是有時候添加一行代碼也需要等待好久才能看見期待的效果。之前加快Android編譯的工具相對較少,其中最具有代表性的開源項目當屬FaceBook的Buck和 mmin18的LayoutCast,除此之外還有JRebel 和 Jimulabs。不過前兩天google宣布推出Instant Run加快Android 編譯速度,相信對其他的工具來說都是一次沖擊,這也是寫這篇文章的動機。
相對於Buck而言,LayoutCast顯得更輕量一些,對項目的侵入性較弱。今年8月份的時候,花了一個星期左右的時間才完成公司的代碼的適配,對於一些繁重的項目而言,Buck帶來的好處是顯而易見的,但是適配過程中的坑也是很多的。Instant Run 對項目的侵入性其實也是比較大的,但是這些都不需要用戶去操作、配置,所以看起來和LayoutCast一樣屬於輕量型的。
Android程序編譯大致過程如圖所示,詳細的過程可以參考gradle 中的tasks。
那麼為什麼我們每次編譯都需要等待那麼久?事實上我們我們可以gradle中添加TaskExecutionListener來監聽gradle腳本中每個task的執行時間。
class TimingsListener implements TaskExecutionListener, BuildListener { private Clock clock private timings = [] @Override void beforeExecute(Task task) { clock = new org.gradle.util.Clock() } @Override void afterExecute(Task task, TaskState taskState) { def ms = clock.timeInMs timings.add([ms, task.path]) task.project.logger.warn "${task.path} took ${ms}ms" } @Override void buildFinished(BuildResult result) { println "Task timings:" for (timing in timings) { if (timing[0] >= 50) { printf "%7sms %s\n", timing } } } @Override void buildStarted(Gradle gradle) {} @Override void projectsEvaluated(Gradle gradle) {} @Override void projectsLoaded(Gradle gradle) {} @Override void settingsEvaluated(Settings settings) {} } gradle.addListener new TimingsListener()
執行腳本可以發現主要的費時在dex(包含preDex)以及install這兩個步驟。BUCK和LayoutCast的主要工作也是集中於這些費時的步驟上面。
開發過程中對項目的改動一般分為Java文件的修改以及資源文件的修改,這些修改都會涉及到上述的幾個費時步驟,這也就是為什麼即便我們修改一行代碼也需要編譯很久。
通常,修改的.java文件會先經過javac操作生成.class文件。而後與其他的.class文件經過dx生成.dex文件。經過dx的操作很費時,針對這種情況,BUCK、LayoutCast和Instant Run采用了兩種方法來解決。
BUCK建立了一套完善的依賴規則以及細化的緩存系統來縮減編譯時間,並通過使用三方的dex merege工具將.dex文件合並的時間復雜度從O(N^2)降到O(NlgN)。
如圖所示,當修改A.java文件時,只涉及到相應的dx操作以及dex merge操作(紅色部分),這樣就大大的縮減了dx的操作時間。BUCK在依賴規則上狠下功夫推出了ABI,更是進一步的減少了不必要的操作。
LayoutCast的實現同很多插件的實現原理差不多,具體分析如下:
在ClassLoader查找類的時候會先去調用BaseDexClassLoader類中的findClass方法。
//----dalvik/system/BaseDexClassLoader.java protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException { Class clazz = pathList.findClass(name); if (clazz == null) { throw new ClassNotFoundException(name); } return clazz; }
隨後在DexPathList類中根據dexElements來查找相應的class。
//----dalvik/system/DexPathList.java public Class findClass(String name) { for (Element element : dexElements) { DexFile dex = element.dexFile; if (dex != null) { Class clazz = dex.loadClassBinaryName(name, definingContext); if (clazz != null) { return clazz; } } } return null; }
其中dexElements代表著不同dex文件。
/** list of dex/resource (class path) elements */ private final Element[] dexElements;
也就是說,在ClassLoader加載類的時候會去按照dexElements中dex文件的順序依次查找,如下圖所示,在1.dex中查找到了A類,那麼就不會再從後面的dex文件中繼續查找了。
LayoutCast就是利用這樣的原理,將修改的Java文件生成dex文件,並將此dex文件利用反射的方式插入到dexElements數組的前面。當然,從Java到dex的過程需要額外的查找各種依賴包之類的工作,這部分工作在cast.py中實現。
這種方式的實現在ART下是沒有問題的,但是在Dalvik中就會出現IllegalAccessError的問題
java.lang.IllegalAccessError: Class ref in pre-verified class resolved to unexpected implementation dalvik.system.DexFile.defineClass(Native Method) dalvik.system.DexFile.loadClassBinaryName(DexFile.java:211) dalvik.system.DexPathList.findClass(DexPathList.java:315) dalvik.system.BaseDexClassLoader.findClass(BaseDexClassLoader.j
具體的原因以及解決方案可以參考Bugly的文章
Install Run 同樣也是生成新的增量dex,但是新增dex中的類和原來的類名有區別。比如說,在修改Hello.java類之後,會生成包含Hello$overide類的dex文件。
那麼,這個新增的dex文件中Hello$Override類是如何被調用的?
我們先看看原來的Hello.java文件經過Instant Run 編譯前後的區別:
編譯前的hello.java文件
public String name(String str) { return str; }
經過Instant Run之後的
---compiled Hello.java public String name(String str) { IncrementalChange var2 = $change; return var2 != null?(String)var2.access$dispatch("name.(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;", new Object[]{this, str}):str; }
可以看出,如果$change存在的話,就會調用$change中相應的函數,那麼我們只需要通過反射將Hello.java中$change字段改為修改後的Hello$override的類就Ok了。
這也就是為什麼Instant Run並不存在前面說到的IllegalAccessError的問題,並且支持不重啟就能看見修改效果的原因。具體可以看看寒江不釣的博客
Resource文件的修改會涉及到AAPT、ApkBuilder以及最後的Install操作。其中APPT的操作要求比較高,LayoutCast、Instant Run均沒有在這部分進行優化,他們的主要工作在於後面的兩個操作。其主要的思路在於將修改的後的資源利用aapt打包成新的.ap_文件,並通過反射的方式將原來的資源文件改為修改後的。
LayoutCast主要做了兩件事。
修改LayoutInflater服務
對於下面的用法我們並不陌生:
LayoutInflater layoutInflater = LayoutInflater.from(context); View view = layoutInflater.inflate(resourceId, root);
其中LayoutInflater.from的實現是在Context的實現類ContextImp中獲取LAYOUT_INFLATER_SERVICE
系統服務
//---- android/view/LayoutInflater.java public static LayoutInflater from(Context context) { LayoutInflater LayoutInflater = (LayoutInflater)context.getSystemService(Context. LAYOUT_INFLATER_SERVICE); if (LayoutInflater == null) { throw new AssertionError("LayoutInflater not found."); } return LayoutInflater; }
那麼ContextImpl又是如何獲取相應的服務的,查看ContextImpl類可以發現,
//---- android/app/ContextImpl.java public Object getSystemService(String name) { ServiceFetcher fetcher = SYSTEM_SERVICE_MAP.get(name); return fetcher == null ? null : fetcher.getService(this); }
可以發現調用getSystemService的過程是在SYSTEM_SERVICE_MAP
的表中查找ServiceFetcher
,並返回ServiceFetcher
中的mCachedInstance
。那麼只需要將mCachedInstance
替換為自定義的BootInflater並在BootInflater中完成Resource的Overrirde就可以了,如下圖所示。
修改Resource
我們知道Activity中的通過調用getResources()
方法來訪問資源,這實際上是調用ContextWrapper類中的getResource()
方法
public Resources getResources(){ return mBase.getResources(); }
LayoutCast中就采用替換mBase為自定義的OverrideContext,並在其中將Resource返回為修改後的Resource。
Instant Run 對資源文件的處理和LayoutCast基本類似,但是在細節的處理上有所不同,比如Instant Run 通過對ActivityThread
類中的mPackages
和mResourcePackages
的修改來改變LoadedApk
中mResDir
的值。
for (String fieldName : new String[] { "mPackages", "mResourcePackages" }) { Field field = activityThread.getDeclaredField(fieldName); field.setAccessible(true); Object value = field.get(currentActivityThread); for (Map.Entry<String, WeakReference<?>> entry : ((Map)value).entrySet()) { Object loadedApk = ((WeakReference)entry.getValue()).get(); if (loadedApk != null) { if (mApplication.get(loadedApk) == bootstrap) { if (externalResourceFile != null) { mResDir.set(loadedApk, externalResourceFile); } if ((realApplication != null) && (mLoadedApk != null)) { mLoadedApk.set(realApplication, loadedApk); } } } } }
資源文件修改的處理相對於Java文件的處理較為復雜,這中間涉及到aapt、attribute唯一性 、ID值一致等問題都增加了資源文件處理的難度。
總的來說,每種方法都有自己的特色,BUCK依賴於自己強大的緩存和依賴管理系統。而LayoutCast和Instant Run相對而言采用了更靈巧的方法。相對而言,Instant Run 憑借著天然的優勢(和升級後的gradle結合),可以勝LayoutCast一籌,但是LayoutCast這種想法的提出還是很贊的。目前增量的編譯集中在Java文件的修改,對於Res的修改暫時好像還不支持,這在後續應該會有提升吧。
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