Android启动优化-类预加载-一一网

背景

在Android各项优化里面，其中有一块避不开的就是启动优化，大部分的优化往往跟业务相关，比如延迟加载、特定资源预加载等，今天不讨论业务相关，仅从jvm加载类优化聊起，因为它逻辑独立并且实现起来也相对简单。

类加载

简单描述一下Android的类加载，指的是从dex包加载对应的class到方法区中，后续就可使用这个类对象。也是利用这个类加载机制，衍生出了插件化、热修复机制。

ClassLoader

这里就不简述jvm的双亲委派机制了;

BootClassLoader 加载Framework的class；
PathClassLoader 默认的ClassLoader，负责加载已经安装到系统（/data/app)的apk，它的构造函数只允许传入dexPath、libraryPath（native lib路径）。
DexClassLoader 可以不限制地加载不同路径的dex包，DexClassLoaders是插件化、热修复的基础。构造函数可以传入dexPath、libraryPath、optimizedDirectory（dex2oat缓存路径），dex2oat操作会生成 ELF 文件。我们会利用optimizedDirectory参数来对插件的dex进行优化（AOT)。

类加载时序

参考: zhuanlan.zhihu.com/p/33509426

如何知道哪些类比较耗时

在线上的阶段发现不少ANR都出现在Class#findClass上面，若是在合适的时机能够提前在非UI线程下预加载耗时的class，也能减少ANR的概率。

我们可以利用Hook ClassLoader的方式在线下/线上统计哪些class比较耗时。

/**
 * 统计loadClass耗时
 */
class LogClassLoader(dexPath: String, parent: ClassLoader) : PathClassLoader(dexPath, parent) {

    override fun loadClass(name: String): Class<*> {
        if (name.startsWith("android.") || name.startsWith("java.lang")) {
            return super.loadClass(name)
        }
        val start = System.currentTimeMillis()
        try {
            return super.loadClass(name)
        } finally {
            val cost= System.currentTimeMillis() - start
            val thread = Thread.currentThread().name
            Log.i("loadClass", "load $name thread:$thread cost: $cost")
        }
    }
}
复制代码

在初始化入口，hook classLoader，最后可统计出哪些类相对比较耗时。

fun hook(application: Application) {
    val pathClassLoader = application.classLoader
    try {
        val logClassLoader = LogClassLoader("", pathClassLoader.parent)
        val pathListField = BaseDexClassLoader::class.java.getDeclaredField("pathList")
        pathListField.isAccessible = true
        val pathList = pathListField.get(pathClassLoader)
        pathListField.set(logClassLoader, pathList)

        val parentField = ClassLoader::class.java.getDeclaredField("parent")
        parentField.isAccessible = true
        parentField.set(pathClassLoader, logClassLoader)
    } catch (throwable: Throwable) {
        Log.e("hook", throwable.stackTraceToString())
    }
}
复制代码

优化策略、时机

预加载 Class.forName

通过上面的统计，我们知道哪些类加载比较耗时，可选择在合适的时机，将对应的类（特别是kotlin的很多类）适当在子线程加载。

Class.forName(className, true, context.classLoader)
复制代码

其中initialize参数设置为true，表示会初始化静态代码块，和赋值静态变量等操作

禁用 VerifyClass

在ClassLoader#loadClass流程中，都要经过defineClass(从dex包io加载class)、verifyClass(验证指令)、resolveClass(链接class，分配字段内存)和init(初始化静态变量和代码块)

如果你用Systrace或者perfetto工具去查看加载耗时，其中有VerifyClass耗费的时间是相当多的。

可以参考：juejin.cn/post/695122…

插件化

现在基本各大厂的App都用到了插件化，例如微信、抖音等等。插件化有几个重要的点：加载插件的类class、resource资源、插件的so。

这里面的坑点也很多，例如:

不同的classloader会加载不同namespace的so，插件与插件的so相互依赖就有问题;
插件的ClassLoader跟主包的ClassLoader如何做到可以加载主包和插件包的class，也保证同样的class不会被不同的classLoader重复加载;
插件化的dex包是不会dex2oat，一般我们开额外的进程来做dex2oat操作(AOT)，编译优化后就可以设置为插件ClassLoader的optimizedDirectory，但是8.0之后BaseDexClassLoader的 optimizedDirectory 参数已经没用了，意味着插件AOT失效了；
Android 5.0之前是在安装的时候全量编译AOT，会变得巨慢；Android 7.0 之后是用了JIT和AOT，这有可能导致启动的时候就开始AOT，其中有一个优化手段就是抑制或者延迟AOT，以避免ANR、优化启动速度。

上面的先留坑吧，等后面慢慢整理。

文章版权归作者所有，未经允许请勿转载。

THE END

Android