【Android性能优化】：ProGuard，混淆，R8优化
作者：小余同学
前言
使用java编写的源代码编译后生成了对于的class文件，但是class文件是一个非常标准的文件，市面上很多软件都可以对class文件进行反编译，为了我们app的安全性，就需要使用到Android代码混淆这一功能。针对 Java 的混淆，ProGuard 就是常用的混淆工具，且他不仅仅是混淆工具，它同时可以对代码进行 压缩、优化 、混淆。
下面我们来简单介绍下ProGuard工作流程。
1ProGuard 工作流程ProGuard工作过程包括四个步骤：shrink，optimize，obfuscate，preverigy。这四个步骤都是可选，但是顺序都是不变的。
- shrink：检测并删除项目中未使用到的类，字段，方法以及属性。
- optimize:优化字节码，移除无用指令，或者进行指令优化。
- obfuscate:代码混淆，将代码中的类，字段，方法和属性等名称使用无意义的名称进行表示，减少代码反编译后的可读性。
- preverify:针对 Java 1.6 及以上版本进行预校验， 校验 StackMap /StackMapTable 属性.在编译时可以关闭，加快编译速度。
2 Android中的代码优化以及混淆
Android构建中，在AGP3.4.0之前也是使用的ProGuard 进行代码优化混淆，但是在3.4.0之后，谷歌将这一工作赋予给了性能更佳的R8编译器。虽然摒弃了ProGuard，但是R8编译器还是兼容ProGuard的配置规则。使用R8编译器可以做以下优化：
- 1.代码缩减
- 2.资源缩减
- 3.代码混淆
- 4.代码优化
1.代码缩减：
代码缩减指的是：R8编译期智能检测代码中未使用到的类、字段、方法和属性等，并移除。
比如你项目中依赖了很多库，但是只使用了库里面少部分代码，为了移除这部分代码，R8会根据配置文件确定应用代码的所有入口点：包括应用启动的第一个Activity或者服务等，R8会根据入口，检测应用代码，并构建出一张图表，列出应用运行过程中可能访问的方法，成员变量和类等，并对图中没有关联到的代码，视为可移除代码。
如下图：
图中入口位置：MainActivity，整个调用链路中，使用到了foo，bar函数以及AwesomeApi类中的faz函数，所以这部分代码会被构建到依赖图中，而OkayApi类以及其baz函数都未访问到，则这部分代码就可以被优化。使用方式:
android {
buildTypes {
release {
...
minifyEnabled true
}
}
...
}
minifyEnabled 设置为true，会默认启用R8代码缩减功能。代码优化需要注意的两种情况：1.反射调用的情况2.JNI调用的情况R8并未对反射以及JNI等情况进行检测，如果配置文件中未处理，则这部分代码就会被丢弃，会出现NoClassFindException的异常，如何解决呢？
- 1.1：在配置文件中使用-keep对这部分类进行说明：
-keep public class MyClass
- 1.2：给需要保留的代码添加@keep注解
前提条件：1.声明了使用AndroidX 2.使用AGP默认的ProGuard文件。
R8配置文件
R8使用ProGuard 规则文件来决定哪部分代码需要保留，配置文件来源分为下面几个：
- 1.AndroidStudio：
位置：/proguard-rules.pro说明：
创建新的模块时，会在当前模块目录下创建一个默认的：proguard-rules.pro 文件
- 2.AGP插件
位置：由AGP在编译时生成的proguard-android-optimize.txt说明：
Android Gradle 插件会生成 proguard-android-optimize.txt（其中包含了对大多数 Android 项目都有用的规则），并启用 @Keep* 注解。
编译后在\build\intermediates\proguard-files\目录下会生成3个文件：
proguard-android-optimize.txt-4.1.1：需要进行optimize代码优化的ProGuard配置文件。proguard-android.txt-4.1.1：表示不需要进行optimize代码优化的ProGuard文件。4.1.1：表示当前模块的AGP插件版本。
- 3.库依赖项
位置：AAR 库：/proguard.txt
JAR 库：/META-INF/proguard/说明：
引入的aar或者jar包的库中，默认包含proguard优化规则，则在编译过程中也会被纳入R8配置项中,所以特别注意aar中引入的proguad和原项目规则冲突的情况。
- 4.AAPT2（Android资源打包工具）
位置：使用 minifyEnabled true 构建项目后：/build/intermediates/proguard-rules/debug/aapt_rules.txt说明：
AAPT2 会根据对应用清单中的类、布局及其他应用资源的引用，生成保留规则。例如，AAPT2 会为您在应用清单中注册为入口点的每个 activity 添加一个保留规则。
- 5.自定义配置文件
位置：默认情况下，当您使用 Android Studio 创建新模块时，IDE 会创建 /proguard-rules.pro，以便您添加自己的规则。说明：
您可以添加其他配置，R8 会在编译时应用这些配置。如果您将 minifyEnabled 属性设为 true，R8 会将来自上述所有可用来源的规则组合在一起，但是需要注意依赖库引入导致的规则冲突问题。
如果需要输出 R8 在构建项目时应用的所有规则的完整报告：可以添加下面语句到proguard-rules.pro中。
// You can specify any path and filename.
-printconfiguration ~/tmp/full-r8-config.txt
如果需要添加额外的proguad文件：可以通过将相应文件添加到模块的 build.gradle 文件的 proguardFiles 属性中：如分别给每个productflavor添加规则可以使用下面这种方式：
android {
...
buildTypes {
release {
minifyEnabled true
proguardFiles
getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'),
// List additional ProGuard rules for the given build type here. By default,
// Android Studio creates and includes an empty rules file for you (located
// at the root directory of each module).
'proguard-rules.pro'
}
}
flavorDimensions "version"
productFlavors {
flavor1 {
...
}
flavor2 {
proguardFile 'flavor2-rules.pro'
}
}
}
2.资源缩减
资源缩减是在****代码缩减之后进行的，只有去除了不需要的代码后， 才可以知道哪些代码里面的资源也是不被引入，可以移除的。资源缩减只要在模块gradle下面添加shrinkResources属性即可：
android {
...
buildTypes {
release {
shrinkResources true
minifyEnabled true
...
}
}
}
注意：资源缩减需要提前开启代码缩减minifyEnabled。当然你也可以对资源文件添加白名单：
使用tools:keep指定需要保留的资源文件，使用tools:discard指定可以舍弃的资源文件
3.代码混淆
混淆指的是将类名，方法名，属性名使用无意义的字符来表示：看下图：
如何进行混淆？
混淆的一些基本规则：
- 一颗星：表示保留当前包下的类名，如果有子包，子包中的类会被混淆
-keep class cn.hadcn.test.*
- 两颗星：表示保留当前包下的类名，如果有子包，子包中的类名也会被保留。
-keep class cn.hadcn.test.**
- 上面的方式虽然保留了类名，但是内容还是会被混淆，使用下面方式保留内容：
-keep class cn.hadcn.test.* {*;}
- 在此基础上，我们也可以使用Java的基本规则来保护特定类不被混淆，比如我们可以用extends，implements等这些Java规则。如下例子就避免所有继承Activity的类被混淆：
-keep public class * extends android.app.Activity
- 如果我们要保留一个类中的内部类不被混淆则需要用$符号，如下例子表示保持ScriptFragment内部类JavaScriptInterface中的所有public内容不被混淆。
-keepclassmembers class cc.ninty.chat.ui.fragment.ScriptFragment$JavaScriptInterface {
public *;
}
- 再者，如果一个类中你不希望保持全部内容不被混淆，而只是希望保护类下的特定内容，就可以使用：
; //匹配所有构造器
; //匹配所有域
; //匹配所有方法方法
- 你还可以在或前面加上
private、public、native等来进一步指定不被混淆的内容，如
-keep class cn.hadcn.test.One {
public ;
}
- 当然你还可以加入参数，比如以下表示用JSONObject作为入参的构造函数不会被混淆：
-keep class cn.hadcn.test.One {
public (org.json.JSONObject);
}
- 有时候你是不是还想着：我不需要保持类名，我只需要把该类下的特定方法保持不被混淆就好，那你就不能用keep方法了，keep方法会保持类名，而需要用keepclassmembers ，如此类名就不会被保持，为了便于对这些规则进行理解，官网给出了以下表格:
android打包混淆及语法规则详解_android
# -keep关键字
# keep：包留类和类中的成员，防止他们被混淆
# keepnames:保留类和类中的成员防止被混淆，但成员如果没有被引用将被删除
# keepclassmembers :只保留类中的成员，防止被混淆和移除。
# keepclassmembernames:只保留类中的成员，但如果成员没有被引用将被删除。
# keepclasseswithmembers:如果当前类中包含指定的方法，则保留类和类成员，否则将被混淆。
# keepclasseswithmembernames:如果当前类中包含指定的方法，则保留类和类成员，如果类成员没有被引用，则会被移除。
注意事项
-
1.使用AS4.1.1版本进行混淆编译后，在 /build/outputs/mapping/release/下面会生成以下四个文件：
-
usage:未使用的文件，也就是移除后的文件。
-
seeds:未进行混淆的类和成员。
-
mapping：混淆前后的映射文件，这个文件在使用反混淆的时候有用。
-
configuration：所有ProGuard文件整合后的规则文件：
-
2.有使用jni的情况下，jni方法不可混淆
-keepclasseswithmembernames class * {
native ;
}
-
3.反射用到的类不混淆。
-
4.AndroidMainfest中的类不混淆，所有四大组件和Application的子类和Framework层下所有的类默认不会进行混淆，自定义的View默认也不会被混淆。所以像网上贴的很多排除自定义View，或四大组件被混淆的规则在Android Studio中是无需加入的。
-
5.与服务端交互时，使用GSON、fastjson等框架解析服务端数据时，所写的JSON对象类不混淆，否则无法将JSON解析成对应的对象；
-
6.使用第三方开源库或者引用其他第三方的SDK包时，如果有特别要求，也需要在混淆文件中加入对应的混淆规则；
-
7.有用到WebView的JS调用也需要保证写的接口方法不混淆，原因和第一条一样；
-
8.Parcelable的子类和Creator静态成员变量不混淆，否则会产生Android.os.BadParcelableException异常；
# 保持Parcelable不被混淆
-keep class * implements Android.os.Parcelable {
public static final Android.os.Parcelable$Creator *;
}
- 9.使用enum类型时需要注意避免以下两个方法混淆，因为enum类的特殊性，以下两个方法会被反射调用，见第二条规则。
-keepclassmembers enum * {
public static **[] values();
public static ** valueOf(java.lang.String);
}
混淆模板
下面是一个混淆模板：可根据自身需要进行添加和删除：
#--------------------------1.实体类---------------------------------
# 如果使用了Gson之类的工具要使被它解析的JavaBean类即实体类不被混淆。（这里填写自己项目中存放bean对象的具体路径）
-keep class com.php.soldout.bean.**{*;}
#--------------------------2.第三方包-------------------------------
#Gson
-keepattributes Signature
-keepattributes *Annotation*
-keep class sun.misc.Unsafe { *; }
-keep class com.google.gson.stream.** { *; }
-keep class com.google.gson.examples.android.model.** { *; }
-keep class com.google.gson.* { *;}
-dontwarn com.google.gson.**
#butterknife
-keep class butterknife.** { *; }
-dontwarn butterknife.internal.**
-keep class **$$ViewBinder { *; }
#-------------------------3.与js互相调用的类------------------------
#-------------------------4.反射相关的类和方法----------------------
#-------------------------5.基本不用动区域--------------------------
#指定代码的压缩级别
-optimizationpasses 5
#包明不混合大小写
-dontusemixedcaseclassnames
#不去忽略非公共的库类
-dontskipnonpubliclibraryclasses
-dontskipnonpubliclibraryclassmembers
#混淆时是否记录日志
-verbose
#优化 不优化输入的类文件
-dontoptimize
#预校验
-dontpreverify
# 保留sdk系统自带的一些内容 【例如：-keepattributes *Annotation* 会保留Activity的被@override注释的onCreate、onDestroy方法等】
-keepattributes Exceptions,InnerClasses,Signature,Deprecated,SourceFile,LineNumberTable,*Annotation*,EnclosingMethod
# 记录生成的日志数据,gradle build时在本项根目录输出
# apk 包内所有 class 的内部结构
-dump proguard/class_files.txt
# 未混淆的类和成员
-printseeds proguard/seeds.txt
# 列出从 apk 中删除的代码
-printusage proguard/unused.txt
# 混淆前后的映射
-printmapping proguard/mapping.txt
# 避免混淆泛型
-keepattributes Signature
# 抛出异常时保留代码行号,保持源文件以及行号
-keepattributes SourceFile,LineNumberTable
#-----------------------------6.默认保留区-----------------------
# 保持 native 方法不被混淆
-keepclasseswithmembernames class * {
native ;
}
-keepclassmembers public class * extends android.view.View {
public (android.content.Context);
public (android.content.Context, android.util.AttributeSet);
public (android.content.Context, android.util.AttributeSet, int);
public void set*(***);
}
#保持 Serializable 不被混淆
-keepclassmembers class * implements java.io.Serializable {
static final long serialVersionUID;
private static final java.io.ObjectStreamField[] serialPersistentFields;
!static !transient ;
!private ;
!private ;
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream);
private void readObject(java.io.ObjectInputStream);
java.lang.Object writeReplace();
java.lang.Object readResolve();
}
# 保持自定义控件类不被混淆
-keepclasseswithmembers class * {
public (android.content.Context,android.util.AttributeSet);
}
# 保持自定义控件类不被混淆
-keepclasseswithmembers class * {
public (android.content.Context,android.util.AttributeSet,int);
}
# 保持自定义控件类不被混淆
-keepclassmembers class * extends android.app.Activity {
public void *(android.view.View);
}
# 保持枚举 enum 类不被混淆
-keepclassmembers enum * {
public static **[] values();
public static ** valueOf(java.lang.String);
}
# 保持 Parcelable 不被混淆
-keep class * implements android.os.Parcelable {
public static final android.os.Parcelable$Creator *;
}
# 不混淆R文件中的所有静态字段，我们都知道R文件是通过字段来记录每个资源的id的，字段名要是被混淆了，id也就找不着了。
-keepclassmembers class **.R$* {
public static ;
}
#如果引用了v4或者v7包
-dontwarn android.support.**
# 保持哪些类不被混淆
-keep public class * extends android.app.Appliction
-keep public class * extends android.app.Activity
-keep public class * extends android.app.Fragment
-keep public class * extends android.app.Service
-keep public class * extends android.content.BroadcastReceiver
-keep public class * extends android.content.ContentProvider
-keep public class * extends android.preference.Preference
-keep class com.zhy.http.okhttp.**{*;}
-keep class com.wiwide.util.** {*;}
# ============忽略警告，否则打包可能会不成功=============
-ignorewarnings
4.代码优化
为了进一步缩减应用，R8 会在更深的层次上检查代码，以移除更多不使用的代码，或者在可能的情况下重写代码，以使其更简洁。下面是此类优化的几个示例：
- 如果您的代码从未采用过给定 if/else 语句的 else {} 分支，R8 可能会移除 else {} 分支的代码。
- 如果您的代码只在一个位置调用某个方法，R8 可能会移除该方法并将其内嵌在这一个调用点。
- 如果 R8 确定某个类只有一个唯一子类且该类本身未实例化（例如，一个仅由一个具体实现类使用的抽象基类），它就可以将这两个类组合在一起并从应用中移除一个类。
更多优化点可以查看：Jake Wharton 写的关于 R8 优化的博文。
3总结本篇
文章主要讲解了关于R8编译器在整个编译过程中对apk代码以及资源的一些优化操作，主要集中在代码缩减，资源缩减，代码混淆，代码优化这几部分，其中对代码混淆做了一个比较全面的分析。
为了帮助到大家更好的全面清晰的掌握好性能优化，准备了相关的核心笔记（还含底层逻辑）：https://qr18.cn/FVlo89
性能优化核心笔记：https://qr18.cn/FVlo89
启动优化
内存优化
UI优化
网络优化
Bitmap优化与图片压缩优化：https://qr18.cn/FVlo89
多线程并发优化与数据传输效率优化
体积包优化
《Android 性能监控框架》：https://qr18.cn/FVlo89
《Android Framework学习手册》：https://qr18.cn/AQpN4J
- 开机Init 进程
- 开机启动 Zygote 进程
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- AMS 的启动过程
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- Android 系统服务 - Input 事件的分发过程
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