得物 Android 包体积资源优化实践

原创 Jay 得物技术

包体积优化中，资源优化一般都是首要且容易有成效的优化方向。资源优化是通过优化APK中的资源项来优化包体积，本文我们会介绍得物App在资源优化上做的一些实践。

插件优化

插件优化资源在得物App最新版本上收益12MB。插件优化的日志在包体积平台有具体的展示，也是为了提供一个资源问题追溯的能力。

1.1 插件环境配置

插件首先会初始化环境配置，如果机器上未安装运行环境则会去oss下载对应的可执行文件。

1.2 图片压缩

在开发阶段，开发同学首先会通过TinyPNG等工具主动对图片进行压缩，而对于三方库和一些业务遗漏处理的图片则会在打包的时候通过gradle插件进行压缩。

图片压缩插件使用 cwebp 对图片进行webp转换，使用 guetzli 对JPEG进行压缩，使用pngquant对PNG 进行压缩，使用 gifsicle 对gif进行压缩。在实施对过程中，对于 res 目录下的文件优先使用 webp 处理，对assets 目录下的文件则进行同格式压缩。下面先介绍下资源压缩插件的工作模式和原理。

1.2.1 Res图片压缩

第一步，找到并遍历 ap_ 文件

这里对 ap_ 文件进行一下简单介绍，ap_ 文件是由 AAPT2 生成的，AAPT2（Android 资源打包工具）是一种构建工具，Android Studio 和 Android Gradle 插件使用它来编译和打包应用的资源。AAPT2 会解析资源、为资源编制索引，并将资源编译为针对 Android 平台进行过优化的二进制格式。

AAPT2这个工具在打包过程中主要做了下列工作：

把"assets"和"res/raw"目录下的所有资源进行打包（会根据不同的文件后缀选择压缩或不压缩），而"res/"目录下的其他资源进行编译或者其他处理（具体处理方式视文件后缀不同而不同，例如：".xml"会编译成二进制文件，".png"文件会进行优化等等）后才进行打包；

会对除了assets资源之外所有的资源赋予一个资源ID常量，并且会生成一个资源索引表resources.arsc；

编译AndroidManifest.xml成二进制的XML文件；

把上面3个步骤中生成结果保存在一个*.ap_文件，并把各个资源ID常量定义在一个 R.java\ R.txt中；

第二步，解压 ap_ 文件，找到 res/drawable 、res/mipmap 、res/raw 目录下的图片进行压缩

fun compressImg(imgFile: File): Long {    if (ImageUtil.isJPG(imgFile) || ImageUtil.isGIF(imgFile) || ImageUtil.isPNG(imgFile)) {        val lastIndexOf = imgFile.path.lastIndexOf(".")        if (lastIndexOf < 0) {            println("compressImg ignore ${imgFile.path}")            return 0        }        val tempFilePath =                "${imgFile.path.substring(0, lastIndexOf)}_temp${imgFile.path.substring(lastIndexOf)}"
        if (ImageUtil.isJPG(imgFile)) {            Tools.cmd("guetzli", "--quality 85 ${imgFile.path} $tempFilePath")        } else if (ImageUtil.isGIF(imgFile)) {            Tools.cmd("gifsicle", "-O3 --lossy=25 ${imgFile.path} -o $tempFilePath")        } else if (ImageUtil.isPNG(imgFile)) {            Tools.cmd(                    "pngquant",                    "--skip-if-larger --speed 1 --nofs --strip --force  --quality=75  ${imgFile.path} --output $tempFilePath"            )        }        val oldSize = imgFile.length()        val tempFile = File(tempFilePath)        val newSize = tempFile.length()        return if (newSize in 1 until oldSize) {            val imgFileName: String = imgFile.path            if (imgFile.exists()) {                imgFile.delete()            }            tempFile.renameTo(File(imgFileName))            oldSize - newSize        } else {            if (tempFile.exists()) {                tempFile.delete()            }            0L        }    }    return 0}

图片的压缩收益最大，且实施简单，风险最低，是资源优化的首选。

1.2.2 Assets图片压缩

Assets 图片压缩的处理方式与 res 下差不多，区别仅仅在于挂载的 task 与压缩模式不同，Assets 下单资源由于是通过 AssetsManager 按照名称获取的，且使用场景不可控，无法明确感知业务使用对格式是否有要求的前提下，同格式压缩是相对稳妥的方案。

val mergeAssets = project.tasks.getByName("merge${variantName}Assets")mergeAssets.doLast { task ->    (task as MergeSourceSetFolders).outputDir.asFileTree.files.filter {        val originalPath = it.absolutePath.replace(task.outputDir.get().toString() + "/", "")        val filter = context.compressAssetsExtension.whiteList.contains(originalPath)        if (filter) {            println("Assets compress ignore:$originalPath")        }        !filter    }.forEach { file ->        val originalPath = file.absolutePath.replace(task.outputDir.get().toString() + "/", "")        val reduceSize = CompressUtil.compressImg(file)        if (reduceSize > 0) {            assetsShrinkLength += reduceSize            assetsList.add("$originalPath => reduce[${byteToSize(reduceSize)}]")        }    }    println("assets optimized:${byteToSize(assetsShrinkLength)}")}

1.3 资源去重

相较于压缩，资源的去重需要对arsc文件格式有一点了解。为了便于理解，这里先对arsc二进制文件进行一点简单的介绍。

resource.arsc文件是Apk打包过程中的产生的一个资源索引文件，它是一个二进制文件，源码ResourceTypes.h 定义了其数据结构。通过学习resource.arsc文件结构，可以帮助我们深入了解apk包体积优化中使用到的重复资源删除、资源文件名混淆技术。关于 ARSC 文件的具体细节感兴趣的可以参考：https://huanle19891345.github.io/en/android/%E7%83%AD%E4%BF%AE%E5%A4%8D%E5%AD%97%E8%8A%82%E7%A0%81/tinker/%E6%BA%90%E7%A0%81%E5%88%86%E6%9E%90/resource.arsc%E7%94%9F%E6%88%90%E5%92%8C%E7%BB%93%E6%9E%84/

将apk使用AS 打开也能看到resource.arsc中存储的信息

说回到资源去重，去重打原理很简单，找到资源文件目录下相同的文件，然后删除掉重复的文件，最后到 arsc 中修改记录，将删除的文件索引名称进行替换。

由于删除重复资源在 arsc 中只是对常量池中路径替换，并没有删除 arsc 中的记录，也没有修改PackageChunk 中的常量池内容，也就是对应上图中的 Name 字段，故而重复资源的删除安全性比较高。

下面介绍下具体实施方案:

第一步遍历ap文件，通过 crc32 算法找出相同文件。之所以选择 crc32 是因为 gralde 的 entry file 自带 crc32 值，不需要进行额外计算，但是 crc32 是有冲突风险的，故而又对 crc32 的重复结果进行 md5 二次校验。
第二步则是对原始重复文件的删除
第三步修改 ResourceTableChunk 常量池内容，进行资源重定向

// 查询重复资源val groupResources = ZipFile(apFile).groupsResources()// 获取val resourcesFile = File(unZipDir, "resources.arsc")val md5Map = HashMap<String, HashSet<ZipEntry>>()val newResouce = FileInputStream(resourcesFile).use { stream ->    val resouce = ResourceFile.fromInputStream(stream)    groupResources.asSequence()        .filter { it.value.size > 1 }        .map { entry ->            entry.value.forEach { zipEntry ->                if (whiteList.isEmpty() || !whiteList.contains(zipEntry.name)) {                    val file = File(unZipDir, zipEntry.name)                    MD5Util.computeMD5(file).takeIf { it.isNotEmpty() }?.let {                        val set = md5Map.getOrDefault(it, HashSet())                        set.add(zipEntry)                        md5Map[it] = set                    }                }            }            md5Map.values        }        .filter { it.size > 1 }        .forEach { collection ->            // 删除多余资源            collection.forEach { it ->                val zips = it.toTypedArray()                // 所有的重复资源都指定到这个第一个文件上                val coreResources = zips[0]                for (index in 1 until zips.size) {                    // 重复的资源                    val repeatZipFile = zips[index]                    result?.add("${repeatZipFile.name} => ${coreResources.name}    reduce[${byteToSize(repeatZipFile.size)}]")                    // 删除解压的路径的重复文件                    File(unZipDir, repeatZipFile.name).delete()                    // 将这些重复的资源都重定向到同一个文件上                    resouce                        .chunks                        .filterIsInstance<ResourceTableChunk>()                        .forEach { chunk ->                            val stringPoolChunk = chunk.stringPool                            val index = stringPoolChunk.indexOf(repeatZipFile.name)                            if (index != -1) {                                // 进行剔除重复资源                                stringPoolChunk.setString(index, coreResources.name)                            }                        }                }            }        }
    resouce}

1.4 资源混淆

资源混淆则是在资源去重打基础上更进一步，与代码混淆的思路一致，用长路径替换短路径，一来减小文件名大小，二来降低arsc中常量池中二进制文件大小。

长路径替换短路径修改 ResourceTableChunk 即可，与重复资源处理如出一辙。

同时我们发现 PackageChunk 中常量池中字段还是原来的内容，但是并不影响apk的运行。因为通过getDrawable(R.drawable.xxx)方式加载的资源在编译后对应的是getDrawable(0x7f08xxxx)这种16进制的内容，其实就是与 arsc 中的 ID 对应，用不上 Name 字段。而通过getResources().getIdentifier()方式调用的我们通过白名单keep住了，Name 字段在这里也是可以移除的。

        val resourcesFile = File(unZipDir, "resources.arsc")        val newResouce = FileInputStream(resourcesFile).use { inputStream ->            val resouce = ResourceFile.fromInputStream(inputStream)            resouce                .chunks                .filterIsInstance<ResourceTableChunk>()                .forEach { chunk ->                    val stringPoolChunk = chunk.stringPool                    // 获取所有的路径                    val strings = stringPoolChunk.getStrings() ?: return@forEach
                    for (index in 0 until stringPoolChunk.stringCount) {                        val v = strings[index]
                        if (v.startsWith("res")) {                            if (ignore(v, context.proguardResourcesExtension.whiteList)) {                                println("resProguard  ignore  $v ")                                // 把文件移到新的目录                                val newPath = v.replaceFirst("res", whiteTempRes)                                val parent = File("$unZipDir${File.separator}$newPath").parentFile                                if (!parent.exists()) {                                    parent.mkdirs()                                }                                keeps.add(newPath)                                // 移动文件                                File("$unZipDir${File.separator}$v").renameTo(File("$unZipDir${File.separator}$newPath"))                                continue                            }                            // 判断是否有相同的                            val newPath = if (mappings[v] == null) {                                val newPath = createProcessPath(v, builder)                                // 创建路径                                val parent = File("$unZipDir${File.separator}$newPath").parentFile                                if (!parent.exists()) {                                    parent.mkdirs()                                }                                // 移动文件                                val isOk =                                    File("$unZipDir${File.separator}$v").renameTo(File("$unZipDir${File.separator}$newPath"))                                if (isOk) {                                    mappings[v] = newPath                                    newPath                                } else {                                    mappings[v] = v                                    v                                }                            } else {                                mappings[v]                            }                            strings[index] = newPath!!                        }                    }
                    val str2 = mappings.map {                        val startIndex = it.key.lastIndexOf("/") + 1                        var endIndex = it.key.lastIndexOf(".")
                        if (endIndex < 0) {                            endIndex = it.key.length                        }                        if (endIndex < startIndex) {                            it.key to it.value                        } else {//                            val vStartIndex = it.value.lastIndexOf("/") + 1//                            var vEndIndex = it.value.lastIndexOf(".")//                            if (vEndIndex < 0) {//                                vEndIndex = it.value.length//                            }//                            val result = it.value.substring(vStartIndex, vEndIndex)                            // 使用相同的字符串，以减小体积                            it.key.substring(startIndex, endIndex) to "du"                        }                    }.toMap()
                    // 修改 arsc PackageChunk 字段                    chunk.chunks.values.filterIsInstance<PackageChunk>()                        .flatMap { it.chunks.values }                        .filterIsInstance<StringPoolChunk>()                        .forEach {                            for (index in 0 until it.stringCount) {                                it.getStrings()?.forEachIndexed { index, s ->                                    str2[s]?.let { result ->                                        it.setString(index, result)                                    }                                }                            }                        }
                    // 将 mapping 映射成 指定格式文件，供给反混淆服务使用                    val mMappingWriter: Writer = BufferedWriter(FileWriter(file, false))                    val packageName = context.proguardResourcesExtension.packageName                    val pathMappings = mutableMapOf<String, String>()                    val idMappings = mutableMapOf<String, String>()                    mappings.filter { (t, u) -> t != u }.forEach { (t, u) ->                        result?.add(" $t => $u")                        compress[t]?.let {                            compress[u] = it                            compress.remove(t)                        }                        val pathKey = t.substring(0, t.lastIndexOf("/"))                        pathMappings[pathKey] = u.substring(0, u.lastIndexOf("/"))                        val typename = t.split("/")[1].split("-")[0]                        val path1 = t.substring(t.lastIndexOf("/") + 1, t.indexOf("."))                        val path2 = u.substring(u.lastIndexOf("/") + 1, u.indexOf("."))                        val path = "$packageName.R.$typename.$path1"                        val pathV = "$packageName.R.$typename.$path2"                        if (idMappings[path].isNullOrEmpty()) {                            idMappings[path] = pathV                        }                    }                    generalFileResMapping(mMappingWriter, pathMappings)                    generalResIDMapping(mMappingWriter, idMappings)                }
            // 删除res下的文件            FileOperation.deleteDir(File("$unZipDir${File.separator}res"))            // 将白名单的文件移回res            keeps.forEach {                val newPath = it.replaceFirst(whiteTempRes, "res")                val parent = File("$unZipDir${File.separator}$newPath").parentFile                if (!parent.exists()) {                    parent.mkdirs()                }                File("$unZipDir${File.separator}$it").renameTo(File("$unZipDir${File.separator}$newPath"))            }            // 收尾删除 res2            FileOperation.deleteDir(File("$unZipDir${File.separator}$whiteTempRes"))            resouce        }

白名单配置必不可少，保证反射调用资源不参与混淆
createProcessPath 用于将长路径修改为短路径
修改 PackageChunk 中的常量池，用于极致的包体裁剪，未压缩前减小包体300kb，arsc压缩后降低包体70kb

生成资源混淆mapping文件，提供给包体积服务进行资源名称还原使用

资源混淆的落地过程必须要谨慎，对存量代码，在得物app中我们先通过字节码扫描找出所有反射调用资源的地方，配置keep文件。对于后续业务开发中新增的反射调用则通过测试流程及早发现问题。

1.5 ARSC压缩

Arsc 压缩降低的体积非常可观，压缩后的arsc 700kb，未压缩的约 7MB。实施起来通过 7zip对 arsc文件压缩即可。

但是 Target Sdk 在30以上 arsc 压缩被禁了。压缩 resources.arsc 虽然能带来包体上的收益，但也有弊端，它将带来内存和运行速度上的劣势。不压缩的resources.arsc系统可以使用mmap来节约内存的使用（一个app的资源至少被3个进程所持有：自己, launcher, system），而压缩的resources.arsc会存在于每个进程中。

资源下发

Apk 中的存量大资源在打包后包体积平台检测出来，针对问题资源排期处理。动态下发和无用删除则是处理存量资源的常用手段，同时通过 CI 前置管控新增资源过大的情况。

资源下发的主体主要是 so 文件和图片，对下发的资源的管控则需可以通过平台化管理。堵不如疏，能下发的资源就下发是包体优化的一大利器。

下发的资源通过动态资源管理平台进行处理

无用资源删除

无用资源的检测结合bytex的 resCheck 编译期与 matrix-apk-canary smail 扫描的结果，将业务可以处理的部分在平台上展示，版本迭代过程中边迭代边治理，能够有效防止无用资源的持续恶化。

总结

本文主要介绍了得物APP资源优化做了的一些动作，其中对资源优化插件的工作模式进行了重点介绍。当然，对于资源依旧有不少手段可以完善，比如提供高效简单的 9 图下发方案，包体积平台增加图片相似度检测能力、把一些次级的资源通过插件包下发都是之后可以尝试的地方。

*文/Jay

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