巧用Progaurd减小SDK包体体积，提高运行效率，看这一篇就够了

提到Proguard，做Android的小伙伴想必是耳熟能详的，它虽然不是由Google开发维护的，Google却将其内置在了Android开发的SDK包中，在编译过程中起到了压缩、优化、混淆Android代码的作用，可以说是Android开发必不可少的一个工具。

Proguard做了什么

如下图所示，在Android应用源码的编译过程中，Proguard将Java bytecode转化为了Optimized Java bytecode，也就是说，Proguard起到了优化Java字节码的作用 。

Proguard优化Java字节码的过程可以分为这四个步骤：shrink(压缩)、optimize(优化)、obfuscate(混淆)、preverify(预校验)，如下图所示。

• Shrink(压缩)
  • 根据设置的EntryPoint(入口点)，遍历每个Java字节码文件，确定哪些类及类成员会被程序使用到，不会被使用的则直接丢弃。
  • EntryPoint(入口点)是Proguard中非常关键的一个概念，它定义了Proguard整个优化流程的入口，通常是由-keep系列的配置来指定的，Shrink、Optimize、obfuscate操作都与EntryPoint紧密关联。
  • Proguard只会丢弃不被使用的Java字节码，开发者通常还会搭配Android Gradle插件提供的shrinkResources功能来对不被使用的资源文件进行丢弃。
• Optimize(优化)
  • Optimize时深入到Java字节码命令的层次进行优化。
  • class维度的优化，必要时增加final标记、做枚举类拆箱(转为整数常量)、做类合并。
  • field维度的优化，必要时增加private标记、移除write-only字段、方法中直接传递字段值。
  • method维度的优化，必要时增加private、static、final标记、去除synchronized标记、移除没用到的参数、直接传递参数的值而不是引用、直接返回结果值而不是引用、将方法(较短的方法、或调用次数少的方法)内联到调用方中、尾部递归简化。
  • code维度的优化，必要时合并不同分支下相同的代码块，使用窥孔优化对变量、属性的存储加载、算术指令、类型转换、分支指令、常量字符、对象实例化进行优化。基于控制流和数据流分析，移除无效的代码、空捕捉的异常、内存占用等等。
• Obfuscator(混淆)
  • Obfuscator时会对非EntryPoint的类、类成员做重命名，默认情况下它们会被命名为简短无意义的单个或多个的英文字母。
• Preverify(预校验)
  • 对于Android开发场景，该步骤可以直接跳过。

Proguard与R8

R8的出现

2019年Google在发布的Android Gradle插件3.3.0版本中，提到了可以替代Proguard进行代码压缩和混淆的新工具R8，开发者可以通过在grale.properties文件中添加以下配置启用R8。

android.enableR8 = true

如下图所示，在使用R8时，Android代码的编译步骤四步变为了三步，R8将Proguard和D8做的事情合并为了一步，因此很大程度上可以认为R8相当于Proguard + D8。

下图是R8与Proguard在处理时间、产出包大小上的对比图，可以看出使用R8后，从Java字节码到Dex字节码的构建时间有了较大提升，在产出包的体积方面则和使用Proguard相差不大。

在后来发布Android Gradle插件3.4.0版本中，R8变为默认启用状态，也就是说，开发者只要升级Android Gradle插件到3.4.0，在打包时使用的优化器就不再是Proguard而是R8了，当然，google也给开发者保留了继续使用Proguard的方法，在grale.properties文件中，根据自身需要，选择添加以下配置中的一条则可以继续使用Proguard。

# Disables R8 for Android Library modules only.
android.enableR8.libraries = false
# Disables R8 for all modules.
android.enableR8 = false

Proguard VS R8

如果仅看上面，R8似乎各方面都比Proguard要好，可能有人会想，既然如此那还学proguard作甚，直接R8就完事儿了呗！但事实真的是这样吗？这里简单的对比一下Proguard与R8各自的优缺点。

• 就应用的构建速度来看，R8更快。

  • R8的构建时间之所以比Proguard更短，最重要的原因是因为它合并了优化、Dex编译两个步骤，免去了中间重新对所有文件遍历读写的过程。如果只是比较编译AAR包(不含D8步骤)的时间，R8将丧失它的优势。

• 就产出包的压缩率来看，R8略优。

• 就支持的优化项来看，Proguard支持的更多。

  • 想详细了解的小伙伴，可以看这篇文章：https://www.guardsquare.com/en/blog/comparison-proguard-vs-r8-october-2019-edition。

• 就稳定性来看，Proguard更可靠。

  • 毕竟Proguard已经走过了15年，在数百万的应用和开发者中形成了一个良性的反馈。而R8自开放以来也就1年多，并且还在进行大量的开发和功能扩展工作。

• 在使用文档方面，Google目前只在AndroidStudio的官方使用文档中提及到了R8的一些理念和使用方法，至于具体的配置项，R8完全基于Proguard的配置规则，文档也是完全依赖Proguard官方的配置文档。

• 就受众来说，R8的受众只是Android开发者，而Proguard在设计时的受众是所有Java、Kotlin开发者，只不过它因为内置在Android SDK包中，被众多Android开发者所熟知。

由于R8的配置项几乎完全套用了Proguar中定义的规范，因此Proguard与R8之间的切换是非常顺滑的，作为一名Android开发者，不论你使用Proguard还是R8来做字节码优化，Proguard都是你必须学习和掌握的。

Proguard小知识

要想Proguard用的好，熟读配置少不了，关于配置项的知识建议大家直接去官方文档学习，这里只介绍一些比较重要的或者使用时的注意项。

keep配置项

keep可以说是Proguard配置文件中最常见的一个配置项了，使用keep配置时一定要选择合适的keep级别。

• -keep
  • 保护类和类成员，不被移除、不被重命名
• -keepnames
  • 保护类和类成员，不被重命名
• -keepclassmembers
  • 保护类成员，不被移除、不被重命名
• -keepclassmembernames
  • 保护类成员，不被重命名
• -keepclasseswithmembers
  • 保护含有指定成员的类和类成员，不被移除、不被重命名
• -keepclasseswithmembernames
  • 保护含有指定成员的类和类成员，不被重命名

配置文件合并

说到Proguard配置文件，首先想到的肯定是<module-dir>/proguard-rules.pro这个文件，但其实这只是Android使用的所有Proguard配置的冰山一角罢了。为了Android开发者能更方便地使用Proguard，Android IDE会通过插件自动生成一些通用的Proguard配置放在其他配置文件中，最终在运行Proguard时，将所有这些配置文件中的配置项进行合并。

那除了<module-dir>/proguard-rules.pro，实际上还有哪些Proguard配置文件呢，这里介绍一下：

• 由Android Gradle插件引入的proguard-android.txt或proguard-android-optimize.txt。

  • 在新建一个module时，它的build.gradle文件中总会包含这样一段配置：

  proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'
  

  意思是将使用两个proguard规则文件，第一个配置文件是getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt')，如果进入getDefaultProguardFile方法查看，会发现它指向了Android SDK目录下的tools/proguard/proguard-android-optimize.txt文件，第二个配置文件其实就是上面提到的<module-dir>/proguard-rules.pro。

      public File getDefaultProguardFile(String name) {
          File sdkDir = sdkHandler.getAndCheckSdkFolder();
          return new File(sdkDir,
                  SdkConstants.FD_TOOLS + File.separatorChar
                          + SdkConstants.FD_PROGUARD + File.separatorChar
                          + name);
      }
  

  • proguard-android.txt与proguard-android-optimize.txt两个文件中都包含了对大多数 Android 项目有用的规则，proguard-android-optimize.txt只是在proguard-android.txt的基础上打开了Optimize功能并配置了一些Optimize规则，因此如果要使用Optimize功能请使用proguard-android-optimize.txt。

• 由依赖的aar包引入的<library-dir>/proguard.txt、由依赖的jar包引入的<library-dir>/META-INF/proguard/

  • 依赖库中包含的proguard配置文件的内容，实际上是开发Library时，在consumerProguardFiles指定的文件中定义的，用来帮助开发者在使用该库时自动处理该库的proguard配置。

  android {
  
      defaultConfig {
          minSdkVersion 14
          targetSdkVersion 29
          versionCode 1
          versionName "1.0"
  				//在consumer-rules.pro文件中设置，依赖该库时会自动应用的proguard配置
          consumerProguardFiles 'consumer-rules.pro'
      }
      
  }
  

• AAPT2工具生成的 <module-dir>/build/intermediates/proguard-rules/debug/aapt_rules.txt

  • aapt2主要负责在构建时解析资源文件，在解析的同时也会生成Proguard配置文件。例如解析AndroidManifest.xml文件时，将其中注册的四大组件全部生成keep配置，解析res/layout下的布局文件时，将其中用到的view组件生成keep配置等等。

• 开发者通过<module-dir>/build.gradle中的proguardFile设置增加的自定义配置文件，如下所示，增加了一个aaa.txt配置文件。

buildTypes {
    release {
        minifyEnabled true
        //增加一个aaa.txt作为proguard配置文件
        proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro', 'aaa.txt'
    }
}

技巧与建议

• 为了达到最好的优化效果，建议只配置最小的keep维度，不要过度keep。

• aidl中的所有方法，都要记得做好keep。

• 所有运行时动态加载相关的代码，如反射，都要记得做好keep。

  • proguard的官网提到了proguard能够自动识别和处理一些反射相关的代码场景，不需要人为配置，但试用下来感觉并不全面，建议大家还是手动配置最好。

• 在线上应用出错时，往往需要把线上收集的混淆过的错误栈信息，对照着mapping文件翻译为可读的栈信息，这个过程其实可以借助Proguard提供的retrace命令帮我们自动完成的。

  1. 假设应用抛出了以下异常信息

  java.io.IOException: Can't read [dummy.jar] (No such file or directory)
      at proguard.y.a(MyApplication:188)
      at proguard.y.a(MyApplication:158)
      at proguard.y.a(MyApplication:136)
      at proguard.y.a(MyApplication:66)
      at proguard.ProGuard.c(MyApplication:218)
      at proguard.ProGuard.a(MyApplication:82)
      at proguard.ProGuard.main(MyApplication:538)
  Caused by: java.io.IOException: No such file or directory
      at proguard.d.q.a(MyApplication:50)
      at proguard.y.a(MyApplication:184)
      ... 6 more
  

  2. 可以将异常堆栈信息保存到stacktrace.txt文件中，运行以下命令（retrace命令在proguard包的bin目录下）

  retrace mapping.txt stacktrace.txt
  

  3. 运行成功，可以看到输出了可读的堆栈信息

  java.io.IOException: Can't read [dummy.jar] (No such file or directory)
      at proguard.InputReader.readInput(InputReader.java:188)
      at proguard.InputReader.readInput(InputReader.java:158)
      at proguard.InputReader.readInput(InputReader.java:136)
      at proguard.InputReader.execute(InputReader.java:66)
      at proguard.ProGuard.readInput(ProGuard.java:218)
      at proguard.ProGuard.execute(ProGuard.java:82)
      at proguard.ProGuard.main(ProGuard.java:538)
  Caused by: java.io.IOException: No such file or directory
      at proguard.io.DirectoryPump.pumpDataEntries(DirectoryPump.java:50)
      at proguard.InputReader.readInput(InputReader.java:184)
      ... 6 more
  
  

• Proguard支持设置混淆时使用的字符字典，并不是只能混淆为’a’, ‘b’, 'c’这种。

# 设置用于混淆field,method名称的字典
-obfuscationdictionary Tibet.txt
# 设置用于混淆类名称的字典
-classobfuscationdictionary Tibet.txt
# 设置用于混淆包名的字典
-packageobfuscationdictionary Tibet.txt

例如，这里定义一个Tibet.txt字典文件，其中定义了一些藏语字符。

使用该字典的混淆效果如下所示

• 多Module工程中使用Proguard时的建议和注意事项

  • 主Module中Proguard的开关会直接影响到子Module。只要主Module中的proguard开关是开的，那么即使子Module中的proguard开关是关闭的，在执行主Module的打包命令时，仍然会对子Module做Proguard操作。
  • 建议各个Module自行维护自己的Proguard配置文件，避免所有Model全都配置在同一个文件中。

• porguard-rules.pro文件 和 consumer-rules.pro文件

  • proguard-rules.pro文件一般指的是新建module时proguardFiles指定的默认文件。(当然开发者可以换成别的文件名)

  

  • consumer-rules.pro文件一般指的是一个在Library类型的Module中才会出现的配置文件，它是新建Library类型的Module时consumerProguardFiles指定的默认文件。（当然开发者也可以换成别的文件名）
  
  • porguard-rules.pro文件 和 consumer-rules.pro的区别在于
    • 在打包当前Module时，Proguard会用到该Module下的proguard-rules.pro文件中的配置项对其进行优化，打包完成后该文件不会出现在产出的包中。
    • consumer-rules.pro文件在Library Module打包成AAR或Jar时，仍然会在包中保留该文件。
    • 在打包其他用到该Library Module(只能是Library类型)或AAR/Jar包的Module时，Proguard在处理该Library Module时，会用到该Library Module或AAR/Jar包提供的consumer-rules.pro文件中的配置项进行优化。

• 在开发Library时，尽量不要在consumer-rules.pro中设置如dontoptimize这样的配置项，因为Android在打包时会合并所有的配置文件，如果在Library中设置了关闭optimize，那么所有使用该Library的Module都将关闭optimize。如果Library一定要关闭optimize，请在Library下的proguard-rules.pro文件中设置，并将Library打包成AAR/Jar包后，再给其他Module使用。

Proguard总结

• Proguard在Android Application/Library的编译过程中，起到了Shrink(压缩)、Optimize(优化)、Obfuscate(混淆) Java字节码的作用。
• 虽然Google开发了R8来替代Proguard，但R8基本完全套用了Proguard的配置，因此Proguard仍然是Android开发者必须掌握的。
• Android IDE为了方便Android开发者使用Proguard做了很多自动化管理，开发者通常只需要关注与自身项目相关的Proguard配置即可。
• Proguard只会处理项目中的Java字节码部分，对于资源文件的优化，可以通过Android Gradle插件提供的shrinkResources配置移除没有用到的资源，通过AndResGuard Gradle插件对资源文件进行压缩和混淆。