Android分包原理

如果App引用的库太多，方法数超过65536后无法编译。这是因为单个dex里面不能有超过65536个方法。为什么有最大的限制呢， 因为android会把每一个类的方法id检索起来，存在一个链表结构里面。但是这个链表的长度是用一个short类型来保存的， short占两个字节（保存-2的15次方到2的15次方-1，即-32768~32767），最大保存的数量就是65536。新版本的Android系统中修复了这个问题， 但是我们仍然需要对低版本的Android系统做兼容.

解决方法有如下几个： 1.精简方法数量,删除没用到的类、方法、第三方库。 2.使用ProGuard去掉一些未使用的代码 3.复杂模块采用jni的方式实现，也可以对边缘模块采用本地插件化的方式。 4.分割Dex

本文只介绍最后一种方法。

multidex方案配置

dex文件拆成两个或多个，为此谷歌官方推出了multidex兼容包，配合AndroidStudio实现了一个APK包含多个dex的功能。 Android 的 Gradle插件在 Android Build Tool 21.1开始就支持使用multidex了。

使用步骤

使用步骤包括： 1.修改Gradle的配置，支持multidex 2.修改你的manifest。让其支持multidexapplication类

注意其中第二步其实还有另外两种替代方法，下面介绍。

修改Gradle的配置，支持multidex:

[代码]java代码：

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android {     compileSdkVersion   21     buildToolsVersion   "21.1.0"     defaultConfig {         ...         minSdkVersion   14         targetSdkVersion   21         ...         //   Enabling multidex support.         multiDexEnabled   true     }     ... } dependencies {   compile 'com.android.support:multidex:1.0.0' }

 

你可以在Gradle配置文件中的defaultConfig、 buildType、productFlavor中设置 multiDexEnabled true。

在manifest文件中，在application标签下添加MultidexApplication Class的引用，如下所示：

[代码]java代码：

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<!--?xml version="1.0" encoding="utf-8"?--> <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" package="com.example.android.multidex.myapplication">     <application   ...="" android:name="android.support.multidex.MultiDexApplication">         ...     </application> </manifest>

 

当然，如果你重写了Application，可以让自定义Applicationd继承android.support.multidex.MultiDexApplication。

如果之前已经继承了其他Application类，可以重写attachBaseContext()方法，并添加语句MultiDex.install(this);如下：

[代码]java代码：

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public class MyApplication   extends BaseApplication{     @Override     protected void attachBaseContext(Context base) {         super.attachBaseContext(base);         MultiDex.install(this);     } }

 

注意事项:Application 中的静态全局变量会比MutiDex的 instal()方法优先加载，所以建议避免在Application类中使用静态变量引用 main classes.dex文件以外dex文件中的类，可以根据如下所示的方式进行修改:

[代码]java代码：

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@Override      public void onCreate() {          super.onCreate();            final Context mContext = this;          new Runnable() {              @Override              public void run() {                  //   put your logic here!                  //   use the mContext instead of this here              }            }.run();        }

 

Multidex的局限性

官方文档中提到了Multidex有局限性：

1.如果第二个（或其他个）dex文件很大的话，安装.dex文件到data分区时可能会导致ANR（应用程序无响应）,此时应该使用ProGuard减小DEX文件的大小。 2.由于Dalvik linearAlloc的bug的关系，使用了multidex的应用可能无法在Android 4.0 (API level 14)或之前版本的设备上运行。 3.由于Dalvik linearAlloc的限制，使用了multidex的应用会请求非常大的内存分配，从而导致程序奔溃。Dalvik linearAlloc是一个固定大小的缓冲区。 在应用的安装过程中，系统会运行一个名为dexopt的程序为该应用在当前机型中运行做准备。dexopt使用LinearAlloc来存储应用的方法信息。 Android 2.2和2.3的缓冲区只有5MB，Android 4.x提高到了8MB或16MB。当方法数量过多导致超出缓冲区大小时，会造成dexopt崩溃。 4.在Dalvik运行时中，某些类的方法必须要放在主dex中，Android构建工具可能无法确保所有有此要求的类被编译进主dex中。

这些问题也非常值得我们关注.

一些在二级Dex加载之前,可能会被调用到的类(比如静态变量的类),需要放在主Dex中.否则会ClassNotFoundError. 通过修改Gradle,可以显式的把一些类放在Main Dex中.

[代码]java代码：

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afterEvaluate {     tasks.matching {         it.name.startsWith('dex')     }.each { dx ->         if (dx.additionalParameters == null) {             dx.additionalParameters   = []         }         dx.additionalParameters   += '--multi-dex'         dx.additionalParameters   += "--main-dex-list=$projectDir/<filename>".toString()     } } </filename>

 

注意上面是修改后的Gradle,其中是一个文本文件的文件名,存放在和这个build.gradle脚本同一级的文件目录下,而不是 项目根目录。可以把这个文本文件起名为multidex.keep，内容如下.实际就是把需要放在Main Dex的类罗列出来.

[代码]java代码：

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android/support/multidex/BuildConfig/class android/support/multidex/MultiDex$V14/class android/support/multidex/MultiDex$V19/class android/support/multidex/MultiDex$V4/class android/support/multidex/MultiDex/class android/support/multidex/MultiDexApplication/class android/support/multidex/MultiDexExtractor$1/class android/support/multidex/MultiDexExtractor/class android/support/multidex/ZipUtil$CentralDirectory/class android/support/multidex/ZipUtil/class

project.afterEvaluate标签在特定的project配置完成后运行，而gradle.projectsEvaluated在所有projects配置完成后运行。 注意afterEvaluate需要放在android{}里，不可放外面。

这样做了之后并不一定解压apk之后会出现多个dex文件，可能仍然只有一个dex。因为只有必须分包的时候才会分，如果不需要就不会。 如果要强制分dex，还需要加上dx.additionalParameters += ‘–minimal-main-dex’。完整的配置如下：

[代码]java代码：

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afterEvaluate {     tasks.matching {         it.name.startsWith('dex')     }.each { dx ->         if (dx.additionalParameters == null) {             dx.additionalParameters   = []         }         dx.additionalParameters   += '--multi-dex'         //   设置multidex.keep文件中class为第一个dex文件中包含的class，如果没有下一项设置此项无作用         dx.additionalParameters   += "--main-dex-list=$projectDir/multidex.keep".toString()         //此项添加后第一个classes.dex文件只能包含-main-dex-list列表中class          dx.additionalParameters   += '--minimal-main-dex'     } }

 

这样配置了之后就按照multidex.keep里面的内容拆分出了第一个dex文件。其他内容在第二个里面。 那么如何把需要的类放在multidex.keep文件里呢？其实不用手动一个类一个类写，我们进入这个文件： 项目\build\intermediates\multi-dex\release（或debug）\maindexlist.txt。 将maindexlist.txt中没有在application中初始化的类删除一部分之后，剩余的复制到multidex.keep文件中就可以了。 当然也可以自行增加没有被包含进去的类，因为不直接引用的类都不在maindexlist.txt中。 注意，如果需要混淆的话需要写混淆之后的 class 。

如果需要配置每一个dex最大的方法数，可以如下配置：

[代码]java代码：

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afterEvaluate {        tasks.matching   {            it.name.startsWith('dex')        }.each   { dx ->            if (dx.additionalParameters == null) {                dx.additionalParameters   = []            }            dx.additionalParameters   += '--set-max-idx-number=20000'        }    }

 

通过上面的number参数代表每个Dex文件中的最大id数，默认是65535，通过修改这个值可以减少Main Dex文件的大小和个数。 这样可以拆分出多个dex。但是这个number不可设置的太小，因为主dex需要加载足够app启动 需要的类，太小则无法加载完，直接报错。上面写20000只是测试，实际应根据情况设置更大一些的数。

更需要注意的是这个afterEvaluate的配置只在gradle 1.4以下可以使用，对于1.4+版本的gradle如何配置目前尚不清楚。

如果用使用其他Lib,要保证这些Lib没有被preDex,否则可能会抛出下面的异常：

[代码]java代码：

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UNEXPECTED TOP-LEVEL EXCEPTION:     com.android.dex.DexException:   Library dex files are not supported in multi-dex mode         at   com.android.dx.command.dexer.Main.runMultiDex(Main.java:337)         at   com.android.dx.command.dexer.Main.run(Main.java:243)         at   com.android.dx.command.dexer.Main.main(Main.java:214)         at   com.android.dx.command.Main.main(Main.java:106)

 

遇到这个异常,需要在Gradle中修改,让它不要对Lib做preDexing

[代码]java代码：

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android { //  ...     dexOptions {         preDexLibraries   = false     } }

 

如果每次都打开MultiDex编译版本的话,会比平常用更多的时间. Android的官方文档也给了我们一个小小的建议,利用Gradle建立两个Flavor.一个minSdkVersion设置成21,这是用了ART支持的Dex格式, 避免了MultiDex的开销.而另外一个Flavor就是原本支持的最小sdkVersion.平时开发时候调试程序,就用前者的Flavor, 发布版本打包就用后者的Flavor.

[代码]java代码：

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android {     productFlavors {         //   Define separate dev and prod product flavors.         dev   {             //   dev utilizes minSDKVersion = 21 to allow the Android gradle plugin             //   to pre-dex each module and produce an APK that can be tested on             //   Android Lollipop without time consuming dex merging processes.             minSdkVersion   21         }         prod   {             //   The actual minSdkVersion for the application.             minSdkVersion   14         }     }           ...     buildTypes {         release   {             runProguard   true             proguardFiles   getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'),                                                  'proguard-rules.pro'         }     } } dependencies {   compile 'com.android.support:multidex:1.0.0' }

 

MultiDex实现原理

下面从DEX自动拆包和动态加载两方面来分析。

1.Dex 拆分

dex拆分步骤分为：

1）自动扫描整个工程代码得到main-dex-list； 2）根据main-dex-list对整个工程编译后的所有class进行拆分，将主、从dex的class文件分开； 3）用dx工具对主、从dex的class文件分别打包成 .dex文件，并放在apk的合适目录。

怎么自动生成 main-dex-list？ Android SDK 从 build tools 21 开始提供了 mainDexClasses 脚本来生成主 dex 的文件列表。查看这个脚本的源码，可以看到它主要做了下面两件事情：

1）调用 proguard 的 shrink 操作来生成一个临时 jar 包； 2）将生成的临时 jar 包和输入的文件集合作为参数，然后调用com.android.multidex.MainDexListBuilder 来生成主 dex 文件列表。

Proguard的官网执行步骤如下：

在 shrink 这一步，proguard 会根据 keep 规则保留需要的类和类成员，并丢弃不需要的类和类成员。也就是说，上面 shrink 步骤生成的临时 jar 包里面保留了符合 keep 规则的类，这些类是需要放在主 dex 中的入口类。

但是仅有这些入口类放在主 dex 还不够，还要找出入口类引用的其他类，不然仍然会在启动时出现 NoClassDefFoundError。而找出这些引用类，就是调用的 com.android.multidex.MainDexListBuilder，

在调用 com.android.multidex.MainDexListBuilder 之后，符合 keep 规则的主 dex 文件列表就生成了。

2.Dex加载

因为Android系统在启动应用时只加载了主dex（Classes.dex），其他的 dex 需要我们在应用启动后进行动态加载安装。 Google 官方方案是如何加载的呢,Google官方支持Multidex 的 jar 包是 android-support-multidex.jar，该 jar 包从 build tools 21.1 开始支持。

此处主要的工作就是从 apk 中提取出所有的从 dex（classes2.dex，classes3.dex，…），然后通过反射依次安装加载从dex，并合并到放在BaseDexClassLoader的DexPathList的 Element数组。

BaseDexClassLoader findClass的过程如下:

[代码]java代码：

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protected Class<!--?--> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {     List<throwable>   suppressedExceptions = new ArrayList<throwable>();     Class c =   pathList.findClass(name, suppressedExceptions);     if (c == null) {         ClassNotFoundException   cnfe = new ClassNotFoundException("Didn't   find class \"" + name + "\" on path: " + pathList);         for (Throwable t : suppressedExceptions) {             cnfe.addSuppressed(t);         }         throw cnfe;     }     return c; }</throwable></throwable>

 

下面代码为怎么通过DexFile来加载Secondary DEX并放到BaseDexClassLoader的DexPathList中:

[代码]java代码：

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private static void install(ClassLoader loader,   List<file> additionalClassPathEntries,                                 File   optimizedDirectory)             throws IllegalArgumentException,   IllegalAccessException,             NoSuchFieldException,   InvocationTargetException, NoSuchMethodException {         /*   The patched class loader is expected to be a descendant of          *   dalvik.system.BaseDexClassLoader. We modify its          *   dalvik.system.DexPathList pathList field to append additional DEX          *   file entries.          */         Field   pathListField = findField(loader, "pathList");         Object   dexPathList = pathListField.get(loader);         ArrayList<ioexception>   suppressedExceptions = new ArrayList<ioexception>();         expandFieldArray(dexPathList,   "dexElements", makeDexElements(dexPathList,                 new ArrayList<file>(additionalClassPathEntries),   optimizedDirectory,                 suppressedExceptions));         try {             if (suppressedExceptions.size() > 0) {                 for (IOException e : suppressedExceptions) {                     //Log.w(TAG,   "Exception in makeDexElement", e);                 }                 Field   suppressedExceptionsField =                         findField(loader,   "dexElementsSuppressedExceptions");                 IOException[]   dexElementsSuppressedExceptions =                         (IOException[])   suppressedExceptionsField.get(loader);                 if (dexElementsSuppressedExceptions == null)   {                     dexElementsSuppressedExceptions   =                             suppressedExceptions.toArray(                                     new IOException[suppressedExceptions.size()]);                 }   else {                     IOException[]   combined =                             new IOException[suppressedExceptions.size() +                                     dexElementsSuppressedExceptions.length];                     suppressedExceptions.toArray(combined);                     System.arraycopy(dexElementsSuppressedExceptions,   0, combined,                             suppressedExceptions.size(),   dexElementsSuppressedExceptions.length);                     dexElementsSuppressedExceptions   = combined;                 }                 suppressedExceptionsField.set(loader,   dexElementsSuppressedExceptions);             }         }   catch(Exception e) {         }     }</file></ioexception></ioexception></file>

 

理解官方的分包原理是掌握插件化技术和热修复技术的基础。例如：美团Android分包策略 就是在MultiDex的基础上进行了优化，可以在运行时自由的加载Secondary DEX，既能保证冷启动速度，又能减少运行时的内存占用。

携程Android App插件化技术参考这两篇文章：携程Android App插件化和动态加载实践 , 再议携程Android动态加载框架DynamicAPK 携程android中加载类使用的是PathClassLoader。

对于热修复很多第三方是使用PathClassLoader，PathClassLoader和DexClassLoader都继承自BaseDexClassLoader，Android 使用PathClassLoader作为其系统类和应用类的加载器。这个类只能去加载已经安装到Android系统中的apk文件， DexClassLoader可以用来从.jar和.apk类型的文件内部加载classes.dex文件。可以用来执行非安装的程序代码。

原文链接：http://www.apkbus.com/blog-705730-60778.html