Android 性能优化实战篇 -- APK 瘦身

概述

随着业务的发展和需求的增加，APK包的体积会越来越大，这样会导致固件体积的增大，也会影响应用运行效率，过大的 APK 包也影响了下载安装体验。因此，APK 瘦身也成为我们对应用性能优化的一项重要工作。
Android 官方瘦身文档
Android Studio 2.2 版本以后提供了一个帮助我们分析 APK 包的工具 – APK Analyzer，具体用法可以参考这篇文章 Android 性能优化工具篇 – APK Analyzer。

APK 包结构

在探讨如何精简 APK 之前，先来了解一下 APK 的结构，这样会使我们的工作有方向性。
APK 文件由 Zip 压缩文件组成。这些文件包括 Java 类文件、资源文件和包含已编译资源的文件。

META-INF/：包含 CERT.SF 和 CERT.RSA 签名文件，以及 MANIFEST.MF 清单文件。
assets/：包含应用的资源；应用可以使用 AssetManager 对象检索这些资源。
res/：包含未编译到 resources.arsc 中的资源。
lib/：包含特定于处理器软件层的编译代码。此目录包含每种平台类型的子目录，如 armeabi、armeabi-v7a、arm64-v8a、x86、x86_64 和 mips。
resources.arsc：包含已编译的资源。此文件包含 res/values/ 文件夹的所有配置中的 XML 内容。打包工具会提取此 XML 内容，将其编译为二进制文件形式，并将相应内容进行归档。此内容包括语言字符串和样式，以及未直接包含在 resources.arsc 文件中的内容（例如布局文件和图片）的路径。
classes.dex：包含以 Dalvik/ART 虚拟机可理解的 DEX 文件格式编译的类。
AndroidManifest.xml：包含核心 Android 清单文件。此文件列出了应用的名称、版本、访问权限和引用的库文件。该文件使用 Android 的二进制 XML 格式。

导致 APK 体积增大的问题

应用自身资源问题
- 资源冗余问题：包括一些无用图片资源、string资源和so文件等。
- 不合理的使用资源：可以使用代码使用的效果尽量不要用图片，比如一些纯色、渐变图片和背景图片等。
- 引入第三方 aar 时带入的一些冗余资源：可能会引入业务完全没有使用的一些资源，比如asset, so, res等。
应用自身代码问题
- 代码冗余问题：包括一些无用的 java 类、方法和变量。
- 代码质量不高，重用性不高，有很多相同逻辑代码。
- 代码问题，一些编程习惯导致编译后的dex文件增大。
- proguard文件keep了过多的类，影响压缩效果
打包集成问题
- 可以去掉一些没用的语言资源、不同分辨率图片资源
- 可以去掉一些cpu架构的so
- 引入的多个sdk包中有相同的资源

瘦身方案

应用自身冗余资源问题优化

去除无用的资源

可以使用 Android Studio 中提供的静态代码分析器 lint 工具来检测 res/ 文件夹中未被代码引用的资源。当 lint 工具发现项目中有可能未使用的资源时，会显示一条消息，如下例所示。

1 2	res/layout/preferences.xml: Warning: The resource R.layout.preferences appears to be unused [UnusedResources]

注意：lint 工具不会扫描 assets/ 文件夹、通过反射引用的资源或已链接到应用的库文件。此外，它也不会移除资源，只会提醒您它们的存在。
可以两种方式来运行，可以通过 Android Studio菜单栏的 Analyze -> Inspect Code 来运行；还可以通过 lint 命令行来运行。
lint 具体的使用会有一篇文章来专门介绍。

我们还可以在 build.gradle 中启用 shrinkResources 来自动移除添加到代码的库中包含未使用的资源。

android {
    // Other settings

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

其实这里并不是彻底删除，而是保留文件名，但是没有内容。比如图片可能就一个占位图片（67B）。layout是一个空的xml文件（47B）：

1 2	<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <x />

要启用 shrinkResources，您必须启用代码压缩功能，即设置 minifyEnabled true。
注意：string.xml中没有被引用的字符串资源不会被删除。

使用可绘制对象

某些图片不需要静态图片资源，可以在运行时通过代码动态绘制图片。Drawable 对象（XML 中为 <shape>）会占用 APK 中的少量空间。此外，XML Drawable 对象会生成符合 Material Design 准则的单色图片。
一些简单的动画效果也可以通过代码绘制对象来实现。

重复使用资源

通过代码重用一些资源，比如通过旋转等特效来使用已有图片生成所需要的图片。

压缩图片

使用一些压缩技术来压缩图片

使用 WebP 文件格式

使用矢量图形

将矢量图形用于动画图片

资源混淆压缩

可以使用微信的开源工具 AndResGuard 进行资源文件混淆以及7z压缩。
AndResGuard Giyhub 地址

应用自身编码问题优化

压缩代码

要通过 ProGuard 启用代码压缩，可以在 build.gradle 文件内相应的构建类型中配置 minifyEnabled true。

移除无用的代码

资源引用优化

复用系统自带的资源。Android系统本身内置了很多的资源，例如字符串/颜色/图片/动画/样式以及简单布局等等，这些资源都可以在应用程序中直接引用。这样做不仅仅可以减少应用程序的自身负重，减小APK的大小，另外还可以一定程度上减少内存的开销，复用性更好。但是也有必要留意Android系统的版本差异性，对那些不同系统版本上表现存在很大差异，不符合需求的情况，还是需要应用程序自身内置进去。

避免使用枚举

以前博客也有介绍，单个枚举会使应用的 classes.dex 文件增加大约 1.0 到 1.4 KB 的大小。这些增加的大小会快速累积，产生复杂的系统或共享库。如果可能，请考虑使用 @IntDef 注释和 ProGuard 移除枚举并将它们转换为整数。此类型转换可保留枚举的各种安全优势。

打包集成问题优化

语言资源优化

我们可以再 build.gradle 文件中选择性配置我们要打包的语言资源，对于一些不常用的语言可以选择性的不打包，这样可以节省一些体积。

android {
    defaultConfig {
        resConfigs "zh-rCN","zh-rHK","zh-rTW"
    }

加入这样的配置就只把默认 default、zh-rCN、zh-rHK 和 zh-rTW 四种语言资源打包进 APK。

图片资源优化

同样也可以在 build.gradle 文件中选择性配置我们要打包的图片资源。

在老版本的 gradle 中可以使用下面的方式选择性的打包图片：

1	resConfigs "xxhdpi", "xxxhdpi"

但是在新版本中该方式已经被废弃，替代方案是在 gradle 中使用 splits 根据不同的 ABI 以及不同的屏幕密度分别打包。
Android 官方文档

android {
  ...
  splits {

    // Configures multiple APKs based on screen density.
    density {

      // Configures multiple APKs based on screen density.
      enable true

      // Specifies a list of screen densities Gradle should not create multiple APKs for.
      exclude "ldpi", "xxhdpi", "xxxhdpi"

      // Specifies a list of compatible screen size settings for the manifest.
      compatibleScreens 'small', 'normal', 'large', 'xlarge'
    }
  }
}

插件化

插件化除了可以解决方法数超标的问题，同时如果插件放到服务器，在需要时再下载下来，可以减少安装包大小。但是需要注意的是，因为使用时需要临时下载，所以建议在用户使用率不高的功能模块上使用，或者使用预加载。

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