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续写滴滴Booster移动APP质量优化框架学习之旅,上篇文章分析内置的transform:booster-transform-shrink booster-transform-shared-preferences,今天分析booster-task-compression以及定制task对资源索引文件resource.asrc进行优化(重复资源优化、无用资源优化)。

booster-task-compression

该task对针对资源的压缩和删除,减少了apk包的大小。原理主要对资源编译打包过程进行了hook干涉,添加了三个Task:

removeRedundantResources、compressAssets、compressResources,其先相关task依赖关系图谱如下:

且在processResources任务 doTask阶段进行compressProcessedRes。

这四个动作作用依次如下:

①:removeRedundantResources   删除多余图片,保留最大尺寸

②:compressResources                 对可编译资源目录res下的图片进行压缩

③:compressAssets                       对不可编译资源asserts目录下的图片进行压缩

④:compressProcessedRes          对resource*._ap进行压缩

执行顺序:① > ② > ④,③ > ④  动作②和③无相关,动作④在动作②和③都完成后才执行。

①:removeRedundantResources 

AndroidStudio3.0以后是默认开启aapt2,Booster对没有开启aapt2的情况没有进行冗余图片的操作。在aapt2的模式下,mergeResource Task的产物是一些.flat文件,如下图:

removeRedundantResources 主要的逻辑代码实现如下:

override fun run() {        //搜索满足AAPT2 container format :        //magic = 0x54504141 && version > 0 && count > 0 && type = RES_FILEval resources = sources().parallelStream().map {it to it.metadata}.collect(Collectors.toSet())resources.filter {            //过滤情况 ResourcesInternal.CompileFile = null的情况it.second != null}.groupBy({            //根据资源名分组it.second!!.resourceName.substringBeforeLast('/')}, {it.first to it.second}).forEach { entry ->//根据资源名分组            entry.value.groupBy({it.second!!.resourceName.substringAfterLast('/')}, {it.first to it.second!!}).map { group ->//组内根据density降序排序,再排除最高density的资源                group.value.sortedByDescending {it.second.config.density}.takeLast(group.value.size - 1)}.flatten().parallelStream().forEach {try {            //对除最高density的其他density资源文件进行删除if (it.first.delete()) {val original = File(it.second.sourcePath)results.add(CompressionResult(it.first, original.length(), 0, original))} else {logger.error("Cannot delete file `${it.first}`")}} catch (e: IOException) {logger.error("Cannot delete file `${it.first}`", e)}}}}}

该task的逻辑为搜索满足条件magic = 0x54504141 && version > 0 && count > 0 && type = RES_FILE的资源文件,根据资源名分组,组内根据config.density排序,排除掉最高的density的资源,其他density的资源文件都删除。

也许有些同学对AAPT2 Container format不熟悉,见 APPT2源码文档 便知悉该Task的搜索过滤条件了,从文档介绍,RES_FILE类型可以是PNG file, binary XML, PNG file, binary XML, or aapt.pb.XmlNode,那是不是搜索过滤条件最好加上后缀为png.flat,以免造成误删。

集成该task,进行打包,console打印文件删除失败log,如下图:

猜测跟文件流操作有关系,前面读取.flat文件元数据信息(magic、count、type等),已在github提了issue39。

②:compressResources

有损压缩图片资源,内置两种压缩方案: 

1.pngquant 有损压缩(需要自行安装 pngquant 命令行工具)

2.cwebp 有损压缩(已内置)

在构建过程中,Booster会根据配置智能选择合适的压缩器Compressor

 /*** Select the best compressor*/fun get(project: Project): CompressionTool? {val pngquant = project.findProperty(PROPERTY_PNGQUANT)?.toString()val compressor = project.findProperty(PROPERTY_COMPRESSOR)?.toString()val binDir = project.buildDir.file(SdkConstants.FD_OUTPUT).absolutePathval minSdkVersion = project.getAndroid<BaseExtension>().defaultConfig.minSdkVersion.apiLevelproject.logger.info("minSdkVersion: $minSdkVersion$")project.logger.info("$PROPERTY_COMPRESSOR: $compressor")project.logger.info("$PROPERTY_PNGQUANT: $pngquant")return when (compressor) {Cwebp.PROGRAM -> Cwebp(binDir)Pngquant.PROGRAM -> Pngquant(pngquant)else -> when {minSdkVersion >= 18 -> Cwebp(binDir)minSdkVersion in 15..17 -> Cwebp(binDir, true)else -> Pngquant(pngquant).let {if (it.isInstalled) it else null}}}}

配置了可识别的Compressor,就使用该Compressor,否则根据minSdkVersion选择合适的Compressor,Compressor再根据是否开启aapt2创建合适的CompressImage任务

//Cweboverride fun newCompressionTaskCreator() = SimpleCompressionTaskCreator(this) { aapt2 ->when (aapt2) {true -> when (opaque) {true -> CwebpCompressOpaqueFlatImages::classelse -> CwebpCompressFlatImages::class}else -> when (opaque) {true -> CwebpCompressOpaqueImages::classelse -> CwebpCompressImages::class}}
}//pngquant
override fun newCompressionTaskCreator() = SimpleCompressionTaskCreator(this) { aapt2 ->if (aapt2) PngquantCompressFlatImages::class else PngquantCompressImages::class}

当开启aapt2时,aapt2的compile阶段的产物为.flat文件,使用Cweb / pngquant 压缩原图片后,还需要通过aapt2编译压缩生成后的图片,生成对应的.flat文件

//PngquantCompressFlatImages
override fun run() {...sources().parallelStream().map {it to it.metadata}.filter {it.second != null}.map {val output = compressedRes.file("${it.second!!.resourcePath.substringBeforeLast('.')}$DOT_PNG") Aapt2ActionData(it.first, it.second!!, output,listOf(pngquant, "--strip", "--skip-if-larger", "-f", "-o", output.absolutePath, "-s", "1", it.second!!.sourcePath),listOf(aapt2, "compile", "-o", it.first.parent, output.absolutePath))}.forEach {it.output.parentFile.mkdirs()val s0 = File(it.metadata.sourcePath).length()val rc = project.exec { spec ->spec.isIgnoreExitValue = truespec.commandLine = it.cmdline}...}}

//CwebpCompressFlatImages
override fun compress(filter: (File) -> Boolean) {    ...

    sources().parallelStream().map {        it to it.metadata    }.filter {      //在android15 - 17 还不支持透明的webp,过滤掉应用图标        it.second != null && isNotLauncherIcon(it.first, it.second!!) && filter(File(it.second!!.sourcePath))    }.map {        val output = compressedRes.file("${it.second!!.resourcePath.substringBeforeLast('.')}.webp")Aapt2ActionData(it.first, it.second!!, output,                listOf(cwebp, "-mt", "-quiet", "-q", "80", it.second!!.sourcePath, "-o", output.absolutePath),                listOf(aapt2, "compile", "-o", it.first.parent, output.absolutePath))    }.forEach {        it.output.parentFile.mkdirs()        val s0 = File(it.metadata.sourcePath).length()     //cwep压缩        val rc = project.exec { spec ->            spec.isIgnoreExitValue = true            spec.commandLine = it.cmdline        }        when (rc.exitValue) {            0 -> {                val s1 = it.output.length() if (s1 > s0) {            //cwebp压缩后的产物文件大小比原图片还大,则使用原图                    results.add(CompressionResult(it.input, s0, s0, File(it.metadata.sourcePath),Compression))                    it.output.delete()                } else {                   ...                }            }           ...        }    }}

③:compressAssets  

对不可编译资源资源的压缩,跟动作compressResources共用相同的compressor,选择没开启的aapt2的CompressImage任务处理。

④:compressProcessedRes

processResources任务完成生成的的产物:resources*.ap_,路径如下图:

resources*.ap_是个压缩文件,resources*.ap_中zip条目归档到apk中,通过 aapt l -v xxx.apk > log.txt  查看APK文件归档类信息 ,可以看到APK中很多资源是以Stored来存储的(),,根据Zip的文件格式中对压缩方式的描述Compression_methods可以看出这些文件是没有压缩的,那为什么它们没有被压缩呢?从AAPT的源码分别从aapt和aapt2中找到以下描述:

/********************aapt Package.cpp****************************//* these formats are already compressed, or don't compress well */
static const char* kNoCompressExt[] = {".jpg", ".jpeg", ".png", ".gif",".wav", ".mp2", ".mp3", ".ogg", ".aac",".mpg", ".mpeg", ".mid", ".midi", ".smf", ".jet",".rtttl", ".imy", ".xmf", ".mp4", ".m4a",".m4v", ".3gp", ".3gpp", ".3g2", ".3gpp2",".amr", ".awb", ".wma", ".wmv", ".webm", ".mkv"
};
/********************aapt2 Link.cpp****************************/

// Populate some default no-compress extensions that are already compressed.
options.extensions_to_not_compress.insert(
{".jpg", ".jpeg", ".png", ".gif", ".wav", ".mp2", ".mp3", ".ogg",
".aac", ".mpg", ".mpeg", ".mid", ".midi", ".smf", ".jet", ".rtttl",
".imy", ".xmf", ".mp4", ".m4a", ".m4v", ".3gp", ".3gpp", ".3g2",
".3gpp2", ".amr", ".awb", ".wma", ".wmv", ".webm", ".mkv"});

     


从描述中都没有找到webp格式,是不是webp图片可以以Deflate来存储在apk?那么看Booster做了什么?

compressProcessedRes逻辑关键代码如下:

//同aapt源码的no-compress格式同出一辙
private val NO_COMPRESS = setOf(        "jpg", "jpeg", "png", "gif",        "wav", "mp2", "mp3", "ogg", "aac",        "mpg", "mpeg", "mid", "midi", "smf", "jet",        "rtttl", "imy", "xmf", "mp4", "m4a",        "m4v", "3gp", "3gpp", "3g2", "3gpp2",        "amr", "awb", "wma", "wmv", "webm", "mkv")
private fun BaseVariant.compressProcessedRes(results: CompressionResults) {    //搜索resources-*.ap_文件val files = scope.processedRes.search {it.name.startsWith(SdkConstants.FN_RES_BASE) && it.extension == SdkConstants.EXT_RES}files.parallelStream().forEach { ap_ ->val s0 = ap_.length()ap_.repack {            //过滤掉 不压缩存储的图片格式!NO_COMPRESS.contains(it.name.substringAfterLast('.'))}val s1 = ap_.length()results.add(CompressionResult(ap_, s0, s1, ap_))}
}private fun File.repack(shouldCompress: (ZipEntry) -> Boolean) {val dest = File.createTempFile(SdkConstants.FN_RES_BASE + SdkConstants.RES_QUALIFIER_SEP, SdkConstants.DOT_RES)ZipOutputStream(dest.outputStream()).use { output ->ZipFile(this).use { zip ->zip.entries().asSequence().forEach { origin ->val target = ZipEntry(origin.name).apply {size = origin.sizecrc = origin.crccomment = origin.commentextra = origin.extra                    //不压缩的格式,保持原有的ZipEntry.method,显然webp格式的图片的methodmethod = if (shouldCompress(origin)) ZipEntry.DEFLATED else origin.method}output.putNextEntry(target)zip.getInputStream(origin).use {it.copyTo(output)}output.closeEntry()}}}if (this.delete()) {if (!dest.renameTo(this)) {dest.copyTo(this, true)}}
}

其逻辑为搜索resources*.ap_,保存NO_COMPRESS格式的条目method,其他格式的ZipEntry method修改为deflated,显然resources*.ap_文件中webp图片和resources.arsc资源索引文件的method改为了deflated,做了压缩存储,可以aapt命令查看经Booster compression处理的apk zip条目信息进行验证。

对于resources.arsc的压缩是否对apk运行时性能有影响,大佬们也有这样的讨论,见 resources.arsc压缩会影响性能吗? 、Google I/O 2016 笔记:APK 瘦身的正确姿势,尚未定论。

针对resources.arsc的优化,美团还提出如下手段:

1.开启资源混淆

2.对重复的资源优化

3.对被shrinkResources优化掉的资源进行处理

资源混淆见微信开源的资源混淆库AndResGuard

对重复的资源优化和对被shrinkResources优化掉的资源进行处理的原理见:美团博客 Android App包瘦身优化实践

这里根据美团讲述的原理在Booster定制task实现对重复的资源优化和对无用资源优化讨论,详见工程module TaskCompression。

一、对重复的资源优化

重复资源的筛选条件为 资源的zipEntry.crc相等,最先出现的资源压缩包产物ap_文件是在processResTask中,尽可能早的删除重复资源, 可以减少后续task的执行时间,hook在processResTask之后,如下:

variant.processResTask?.doLast{variant.removeRepeatResources(it.logger,results)
}

这里我按照同zipEntry.crc和同资源目录(不同资源目录可能有相同的crc资源,造成误删,不过可能性较小)去分类收集重复资源:

private fun File.findDuplicatedResources():Map<Key,ArrayList<DuplicatedOrUnusedEntry>>{var duplicatedResources = HashMap<Key,ArrayList<DuplicatedOrUnusedEntry>>(100)ZipFile(this).use { zip ->zip.entries().asSequence().forEach { entry ->val lastIndex : Int = entry.name.lastIndexOf('/')val key = Key(entry.crc.toString(),if(lastIndex == -1) "/" else entry.name.substring(0,lastIndex))if(!duplicatedResources.containsKey(key)){val list : ArrayList<DuplicatedOrUnusedEntry> = ArrayList(20)duplicatedResources[key] = list}val list = duplicatedResources[key]list?.add(DuplicatedOrUnusedEntry(entry.name,entry.size,entry.compressedSize,DuplicatedOrUnusedEntryType.duplicated))}}duplicatedResources.filter {it.value.size >= 2}.apply{duplicatedResources = this as HashMap<Key, ArrayList<DuplicatedOrUnusedEntry>>}return duplicatedResources
}

重复的资源优化的实现整体思路:

1.从ap_文件中解压出resources.arsc条目,并收集该条目的ZipEntry.method,为后续按照同ZipEntry.method 把改动后的resources.arsc添加到ap_文件中

2.收集重复资源

3.根据收集的重复资源,保留重复资源的第一个,从删除ap_文件中删除其他重复资源的zipEntry

4.使用通过[android-chunk-utils]修改resources.arsc,把把这些重复的资源都重定向到没有被删除的第一个资源

5.按照同ZipEntry.method把改动后的resources.arsc添加到ap_文件中

源码见:doRemoveRepeatResources方法

验证: 分别在App/lib module显示三张图片,重复资源如下:

查看没集成重复的资源优化的apk,如图:

使用工具查看集成重复的资源优化的apk,如图:

集成重复的资源优化打包,控制和输出报告都可以看到如下输出:

可以知道删除哪些重复资源,压缩包减少了多少kb。

二、无用资源优化

通过shrinkResources true来开启资源压缩,资源压缩工具会把无用的资源替换成预定义的版本而不是移除,那么google出于什么原因这样做了? ResourceUsageAnalyzer注释是这样说的的:

/*** Whether we should create small/empty dummy files instead of actually* removing file resources. This is to work around crashes on some devices* where the device is traversing resources. See http://b.android.com/79325 for more.*/

注释上说了适配解决某些设备crash问题,查看issue,发现发生crash的设备基本上都是三星手机,如果删除无用资源,需要考虑该issue问题。

如果采用人工移除的方式会带来后期的维护成本,在Android构建工具执行package${flavorName}Task之前通过修改Compiled Resources来实现自动去除无用资源。

具体流程如下: * 收集资源包(Compiled Resources的简称)中被替换的预定义版本的资源名称,通过查看资源包 (Zip格式)中每个ZipEntry的CRC-32 checksum来寻找被替换的预定义资源,预定义资源的CRC-32定义在ResourceUsageAnalyzer, 下面是它们的定义:

    // A 1x1 pixel PNG of type BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAYpublic static final long TINY_PNG_CRC = 0x88b2a3b0L;// A 3x3 pixel PNG of type BufferedImage.TYPE_INT_ARGB with 9-patch markerspublic static final long TINY_9PNG_CRC = 0x1148f987L;// The XML document <x/> as binary-packed with AAPTpublic static final long TINY_XML_CRC = 0xd7e65643L;// The XML document <x/> as a proto packed with AAPT2public static final long TINY_PROTO_XML_CRC = 3204905971L;

从定义中没有看到webp、jpg、jpeg相关的crc,那么这些没有定义crc-32的资源在ZipEntry中crc为多少了,用预定义资源替换未使用的地方的实现如下:

private void replaceWithDummyEntry(JarOutputStream zos, ZipEntry entry, String name)throws IOException {// Create a new entry so that the compressed len is recomputed.byte[] bytes;long crc;if (name.endsWith(DOT_9PNG)) {bytes = TINY_9PNG;crc = TINY_9PNG_CRC;} else if (name.endsWith(DOT_PNG)) {bytes = TINY_PNG;crc = TINY_PNG_CRC;} else if (name.endsWith(DOT_XML)) {switch (format) {case BINARY:bytes = TINY_BINARY_XML;crc = TINY_BINARY_XML_CRC;break;case PROTO:bytes = TINY_PROTO_XML;crc = TINY_PROTO_XML_CRC;break;default:throw new IllegalStateException("");}} else {//没有预定资源格式,crc =0,数据为空bytes = new byte[0];crc = 0L;}JarEntry outEntry = new JarEntry(name);if (entry.getTime() != -1L) {outEntry.setTime(entry.getTime());}if (entry.getMethod() == JarEntry.STORED) {outEntry.setMethod(JarEntry.STORED);outEntry.setSize(bytes.length);outEntry.setCrc(crc);}zos.putNextEntry(outEntry);zos.write(bytes);zos.closeEntry();...
}

可以得出筛选无使用资源的条件为crc in如下集合中:

val unusedResourceCrcs  = longArrayOf(ResourceUsageAnalyzer.TINY_PNG_CRC,ResourceUsageAnalyzer.TINY_9PNG_CRC,ResourceUsageAnalyzer.TINY_BINARY_XML_CRC,ResourceUsageAnalyzer.TINY_PROTO_XML_CRC,0 //jpg、jpeg、webp等
)

打印packageAndroidTask的inputFiles,如下:

分别查看箭头目录下的文件,有*.ap_文件

而从上面两图中可以了解到shrinkResources 影响到packageAndroidTask的inputFiles,没有开启shrinkResources, packageAndroidTask从processedResTask
产物中读取ap_文件,开启shrinkResources,从res_stripped目录下读取ap_文件, 根据其stripped名,也猜测出ap_文件中已经进行了预定资源替换未使用资源了,
可以压缩软件查看未使用资源的zipEntry.crc 进行验证,如下图:

可以看到没有使用的webp、jpg资源的ZipEntry.crc为0;如果集成了Booster内置的booster-task-compression, 会把png格式转换成webp格式,没使用的png最后的crc会变为0。

删除无用资源方案想到两种:

方案一:删除所有无用资源文件,以及删除资源索引文件resources.arsc中global StringChunk有关无用资源的数据项。

缺点:删除了global StringChunk中的数据项,改变了后续数据项的索引值,好比删除List中的元素,后续的元素索引值减一一样,牵一发动全身,需要同步其他chunk索引到global StringChunk数据项的索引值。否则会出现资源显示混乱,甚至crash;同时需要考虑上述issue问题。对resources.arsc越大出现问题的概率越大

方案二:无用资源根据crc分类,再按照重复资源优化,没有删除global StringChunk数据项,没有改变数据项的索引值,不需要改动其他chunk,同时不会出现上述issue问题。

下面对方案二具体实现,方案一就不做讨论了。

无用资源优化的代码实现整体思路:

1.从ap_文件中解压出resources.arsc条目,并收集该条目的ZipEntry.method,为后续按照同ZipEntry.method 把改动后的resources.arsc添加到ap_文件中

2.收集无用资源

3.把收集的无用资源根据crc进行分类,在按照重复资源优化处理

源码见:doRemoveUnusedResources1方法

集成无用资源优化打包,控制和输出报告都可以看到如下输出:

可以知道删除哪些无用资源,压缩包减少了多少kb,无用资源优化减少的size并没有多少。

以上重复资源优化和无用资源优化,没有经过大量设备测试,仅供参考,源码传送门:Boosterstudy

参考阅读:

滴滴Booster学习之旅

Booster 官方文档

美团-Android App包瘦身优化实践

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转载于:https://www.cnblogs.com/sihaixuan/p/10978222.html

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