2021年展望Android原生开发的现状，你不懂还不学？

川长思鸟来 2021-07-20 22:36 400阅读 0赞

# 背景介绍 #

Android 项目一般使用 gradle 作为构建打包工具，而其执行速度慢也一直为人所诟病，对于今日头条 Android 项目这种千万行级别的大型工程来说，全量编译一次的时间可能高达六七分钟，在某些需要快速验证功能的场景，改动一行代码的增量编译甚至也需要等两三分钟，这般龟速严重影响了开发体验与效率，因此针对 gradle 编译构建耗时进行优化显得尤为重要。

在今日头条 Android 项目上，编译构建速度的优化和恶化一直在交替执行，18 年时由于模块化拆分等影响，clean build 一次的耗时达到了顶峰 7 分 30s 左右，相关同学通过模块 aar 化，maven 代理加速，以及增量 java 编译等优化手段，将 clean build 耗时优化到 4 分钟，增量编译优化到 20~30s 。但是后面随着 kotlin 的大规模使用，自定义 transform 以及 apt 库泛滥，又将增量编译速度拖慢到 2 分 30s ，且有进一步恶化的趋势。为了优化现有不合理的编译耗时，防止进一步的恶化，最近的 5，6 双月又针对编译耗时做了一些列专项优化(kapt,transform,dexBuilder,build-cache 等) 并添加了相关的防恶化管控方案。 从 4.27 截止到 6.29 ，整体的优化效果如下:

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# 历史优化方案 #

由于 18 年左右客户端基础技术相关同学已经对今日头条 Android 工程做了许多 gradle 相关的优化，且这些优化是近期优化的基础，因此先挑选几个具有代表性的方案进行介绍，作为下文的背景同步。

## maven 代理优化 sync 时间 ##

### 背景 ###

gradle 工程往往会在 repositories 中添加一些列的 maven 仓库地址，作为组件依赖获取的查找路径，早期在今日头条的项目中配置了十几个 maven 的地址，但是依赖获取是按照 maven 仓库配置的顺序依次查找的，如果某个组件存在于最后一个仓库中，那前面的十几个仓库得依次发起网络请求查找，并在网络请求返回失败后才查找下一个，如果项目中大多组件都在较后仓库的位置，累加起来的查找时间就会很长。

### 优化方案 ###

1.  使用公司内部搭建的 maven 私服，在私服上设置代理仓库，为其他仓库配置代理（例如 google、jcenter、mavenCentral 等仓库），代理仓库创建好后，在 Negative Cache 配置项中关闭其 cache 开关：如果查找时没有找到某版本依赖库时会缓存失败结果，一段时间内不会重新去 maven 仓库查找对应依赖库，即使 maven 仓库中已经有该版本的依赖库，查找时仍然返回失败的结果。
2.  建立仓库组，将所有仓库归放到一个统一的仓库组里，依赖查找时只需要去这个组仓库中查找，这样能大大降低多次发起网络请求遍历仓库的耗时。

## 模块 aar 化 ##

### 背景 ###

今日头条项目进行了多次组件化和模块化的重构，分拆出了 200 多个子模块，这些子模块如果全都 include 进项目，那么在 clean build 的时候，所有子模块的代码需要重新编译，而对于大多数开发人员来说，基本上只关心自己负责的少数几个模块，根本不需要改动其他模块的代码，这些其他 project 的配置和编译时间就成为了不必要的代价。

### 优化方案 ###

对于以上子模块过多的解决方案是：将所有模块发布成 aar ，在项目中全部默认通过 maven 依赖这些编译好的组件，而在需要修改某个模块时，通过配置项将该模块的依赖形式改为源码依赖，做到在编译时只编译改动的模块。但是这样做会导致模块渐渐的又全部变为源码依赖的形式，除非规定每次修改完对应模块后，开发人员自己手动将模块发布成 aar ，并改回依赖形式。这种严重依赖开发人员自觉，并且在模块数量多依赖关系复杂的时候会显得异常繁琐，因此为了开发阶段的便利，设计了一整套更完整细致的方案:

1.  开发时，从主分支拉取的代码一定是全 aar 依赖的，除了 app 模块没有任何子模块是源码引入。
2.  需要修改对应模块时，通过修改 local.properties 里的 INCLUDES 参数指定源码引入的模块。
3.  开发完成后，push 代码至远端，触发代码合并流程后，在 ci 预编译过程与合码目标分支对比，检测修改的模块，将这些模块按照依赖关系依次发布成 aar ，并在工程中修改依赖为新版本的 aar, 这一步保证了每次代码合入完成后，主分支上的依赖都是全 aar 依赖的。

### 收益 ###

通过上述改造，将源码模块切换成 aar 依赖后，clean build 耗时从 7，8 分钟降低至 4，5 分钟，收益接近 50%，效果显著。

## 增量 java/kotlin 编译 ##

### 背景 ###

在非 clean build 的情况下，更改 java/kotlin 代码虽然会做增量编译，但是为了绝对的正确性，gradle 会根据一些列依赖关系计算，选择需要重新编译的代码，这个计算粒度比较粗，稍微改动一个类的代码，就可能导致大量代码重新执行 apt, 编译等流程。

由于 gradle 作为通用框架，其设计的基本原则是绝对的正确，因此很容易导致增量编译失效，在实际开发中，为了快速编译展示结果，可以在编译正确性和编译速度上做一个折中的方案：

1.  禁用原始的 javac/kotlinCompile 等 task, 自行实现代码增量修改判断，只编译修改的代码。
2.  动态禁用 kapt 相关的 task, 降低 kapt,kaptGenerateStub 等 task 的耗时。

以上方案（下文全部简称为 fastbuild) 虽然在涉及常量修改，方法签名变更方面 存在一定的问题（常量内联等），但是能换来增量编译从 2 分多降低至 20~30s，极大的提升编译效率，且有问题的场景并不常见，因此整体上该方案是利大于弊的。

# 编译耗时恶化 #

通过上文介绍的几个优化方案和其他优化方式，在 18 年时，今日头条 Android 项目的整体编译速度（clean build 4~5min, fast 增量编译 20~30s）在同量级的大型工程中来说是比较快的 ，然而后期随着业务发展的需求，编译脚本添加了很多新的逻辑：

1.  kotlin 大规模使用，kapt 新增了很多注解处理逻辑。
2.  引入对 java8 语法的支持 ， java8 语法的 desugar(脱糖）操作增加了编译耗时。
3.  大量的字节码插桩需求，添加了许多 transform ，大幅度提升了增量编译耗时。

这些逻辑的引入，使得增量编译耗时恶化到 2 分 30s，即使采用 fastbuild，改动一行代码编译也需要 1 分 30s 之多，开发体验非常差。而下文将着重描述最近一段时间对上述问题的优化过程。

# 近期优化方案 #

## app 壳模块 kapt 优化 ##

### 背景 ###

今日头条工程经过多次模块化，组件化重构后， app 模块(NewsArticle)的大部分代码都已经迁移到子模块（上文已经介绍过子模块可以采用 aar 化用于编译速度优化，app 模块只剩下一个壳而已。

但是从 build profile 数据（执行 gradle 命令时添加 --profile 参数会在编译完成后输出相关 task 耗时的统计文件） 中发现到一个异常 case：明明只有 2 个类的 app 模块 kapt(annotationProcessor 注解处理) 相关耗时近 1 分钟。

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通过进一步观察，虽然 app 模块拆分后只有 2 个简单类的代码，但是却用了 6 种 kapt 库， 且实际生效的只是其中 ServiceImpl 一个注解 （内部 ServiceManager 框架，用于指示生产 Proxy 类，对模块之间代码调用进行解耦）。如此一顿操作猛如虎，每次编译却只生成固定的两个 Proxy 类，与 53s 的高耗时相比，投入产出比极低。

### 优化方案 ###

把固定生成的 Proxy 类从 generate 目录移动到 src 目录，然后禁止 app 模块中 kapt 相关 task ，并添加相关管控方案（如下图: 检测到不合理情况后立刻抛出异常），防止其他人添加新增的 kapt 库。

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### 收益 ###

1.  在 mac clean build 中平均有 40s 收益
2.  在 ci clean build 中平均有 20s 收益

## kapt 隔离优化 ##

### 背景 ###

通过上文介绍在 app 模块发现的异常的 kapt case， 进而发现在工程中为了方便，定义了一个 library.gradle ，该文件的作用是定义项目中通用的 Android dsl 配置和共有的基础依赖，因此项目中所有子模块均 apply 了这个文件，但是这个文件陆陆续续的被不同的业务添加新的 kapt 注解处理库，在全源码编译时，所有子模块都得执行 library 模块中定义的全部 6 个 kapt ，即使该模块没有任何注解相关的处理也不例外。

而上述情况的问题在于：相比纯 java 模块的注解处理，kotlin 代码需要先通过 kaptGenerateStub 将 kt 文件转换成为 java ，让 apt 处理程序能够统一的面向 java 做注解扫描和处理。但是上面讲到其实有很多模块是根本不会有任何实际 kapt 处理过程的，却白白的做了一次 kt 转 java 的操作，源码引入的模块越多，这种无意义的耗时累加起来也非常可观。

为了能够弄清楚到底有哪些子模块真正用到了 kapt ，哪些没用到可以禁用掉 kapt 相关 task ，对项目中所有子模块进行了一遍扫描：

1.  获取 kapt configuration 的所有依赖，可以得到 kapt 依赖库的 jar 包，利用 asm 获取所有 annotation.
2.  遍历所有 subproject 的 sourceset 下所有 .java，.kt 源文件，解析 import 信息，看是否有步骤 1 中解析的 annotation
3.  package task 完成后遍历 所有 subproject 所有 generate/apt ,generate/kapt 目录下生成的 java 文件

使用上述方案，通过全源码打包最终扫描出来大概是 70+模块不会进行任何 kapt 的实际输出，且将这些不会进行输出的 kapt，kaptGenerateStub 的 task 耗时累加起来较高 217s （由于 task 并发执行所以实际总时长可能要少一些).

获取到不实际生成 kapt 内容的模块后，开始对这些模块进行细粒度的拆分，让它们从 apply library.gradle 改为没有 kapt 相关的 library-api.gradle ，该文件除了禁用 kapt 外，与 library 逻辑一致。

但是这样做算是在背后偷偷做了些更改，很可能后续新来的同学不知道有这种优化手段，可能新增了注解后却没有任何输出且找不到原因，而优化效果最好是尽量少给业务同学带来困扰。为了避免这种情况，便对这些 library-api 模块依赖的注解做隔离优化，即：把这些模块依赖的注解库全部 自动 exclude 掉，在尝试使用注解时会因获取不到引用（如下图所示），第一时间发现到依赖被移除的问题。

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另一方面在编译出现错误时，对应 gradle 插件会自动解析找不到的符号，如果发现该符号是被隔离优化的注解，会提示将 library-api 替换成 library，尽可能降低优化方案对业务的负面影响。

### 收益 ###

1.  mac 全源码场景中有 58s 左右的加速收益。
2.  ci 机器上由于 cpu 核数更多 ，task 并发性能更好，只有 10s 左右的收益。

### 最后 ###

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）和我自己整理Android复习笔记（包含Android基础知识点、Android扩展知识点、Android源码解析、设计模式汇总、Gradle知识点、常见算法题汇总。）

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[Link 1]: https://docs.qq.com/doc/DSkNLaERkbnFoS0ZF