移動APP質量優化框架 - Booster

簡介

Booster 是一款專門爲移動應用設計的易用、輕量級且可擴展的質量優化框架，其目標主要是爲了解決 APP 複雜度的提高而帶來的性能、穩定性、包體積等問題。

爲何是 Booster?

質量優化是全部應用開發者都要面臨的問題，對於 DAU 千萬級的 APP 來講，萬分之一的崩潰率就意味着上千的用戶受到影響，對於長時間在線的司機來講，司機端 APP 的穩定性關乎着司機的安全和收入，因此更是不容小覷。

隨着業務的快速發展，業務複雜度不斷提高，咱們開始思考：

1. 如何持續保證 APP 的質量？
2. 當 APP 崩潰後，如何快速定位問題所屬的業務線？
3. 能不能在上線以前提早發現潛在的質量問題？
4. 能不能對 APP 進行無侵入的全局質量優化而不須要推進各個業務線？

基於這些考慮，Booster 應運而生，通過一年多的時間不斷打磨，Booster 成績斐然。因爲目前在質量優化方面基於靜態分析的開源項目屈指可數，加上質量優化對於 APP 開發者而言門檻偏高，所以，咱們選擇了將 Booster 開源，但願更多的開發者和用戶能從中受益。

功能與特性

動態加載模塊

爲了支持差別化的優化需求，Booster  實現了模塊的動態加載，以便於開發者能在不使用配置的狀況下選擇使用指定的模塊，詳見：booster-task-all、booster-transform-all。

第三方類庫注入

Booster 在進行優化的過程當中，可能須要注入一些特定的類或者類庫，爲了解決注入類的依賴管理問題，Booster 提供了VariantProcessor SPI 讓開發者能夠輕鬆的擴展，請參考：ThreadVariantProcessor.kt#L12

性能檢測

APP 的卡頓率是衡量應用運行時性能的一個重要指標，爲了能提早發現潛在的卡頓問題，Booster 經過靜態分析實現了性能檢測，並生成可視化的報告幫助開發者定位問題所在，以下圖所示：

其實現原理是經過分析全部的 class 文件，構建一個全局的 Call Graph, 而後從 Call Graph 中找出在主線程中調用的鏈路（Application、四大組件、View、Widget等相關的方法），而後再將這些鏈路以類爲單位分別輸出報告。

詳見：booster-transform-lint。

多線程優化

業務線衆多的 APP 廣泛存在線程過載的問題，而線程管理一直是開發者最頭疼的問題之一，雖然能夠經過制定嚴格的代碼規範來歸避此類問題發生，可是對於組織結構複雜的大廠來講，實施起來成本巨大，而對於第三方 SDK 來講，代碼規範則有些力不從心。爲了完全的解決這一問題，Booster 經過在編譯期間修改字節碼實現了全局線程池優化，並對線程進行重命名。

如下是示例代碼：

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        getSharedPreferences("demo", MODE_PRIVATE).edit().commit()
    }

    override fun onStart() {
        super.onStart()
        Thread({
            while (true) {
                Thread.sleep(5)
            }
        }, "#Booster").start()
    }

    override fun onResume() {
        super.onResume()
        HandlerThread("Booster").start()
    }
}

線程重命名效果以下圖所示：

詳見：booster-transform-thread

SharedPreferences 優化

對於 Android 開發者來講，SharedPreferences 幾乎無處不在，而在主線程中修改 SharedPreferences 會致使卡頓甚至 ANR，爲了完全的解決這一問題，Booster 對 APP 中的指令進行了全局的替換。

詳見：booster-transform-shared-preferences。

常量字段刪除

不管是資源索引，仍是其它常量字段，在編譯完成後，就沒有存在的價值了（反射除外），所以，Booster 將對資源索引字段訪問的指令替換爲常量指令，將其它常量字段從類中刪除，一方面能夠提高運行時性能，另外一方面，還能減少包體積，資源索引（R）表面上看起來微不足道，實際上佔用很多空間，以滴滴車主爲例，資源索引相關的類就有上千個，進行常量字段刪除後，減少了 1MB 左右。

詳見：booster-transform-shrink。

Toast Bug 修復

爲了完全解決在 Android 7.1 中存在的bug: 30150688，Booster 對 APP 中的 Toast.show() 方法調用指令進行全局替換。

詳見：booster-transform-toast。

資源壓縮

APP 的包體積也是一個很是重要的指標，在 APP 安裝中，圖片資源佔了至關大的比例，一般狀況下，圖片質量下降 10%-20% 並不會影響視覺效果，所以，Booster 採用有損壓縮來下降圖片的大小，並且，圖像尺寸越小，加載速度越快，佔用內存越少。
Booster 提供了兩種壓縮方案：

• pngquant 有損壓縮（須要自行安裝 pngquant 命令行工具）
• cwebp 有損壓縮（已內置）

兩種方案各有優缺點，pngquant 的方案不存在兼容性問題，可是壓縮率略遜於 WebP，而 WebP 存在系統版本兼容性問題，總的來看，有損壓縮的效果很是顯著，以滴滴車主爲例，APP 包體積減少了 10 MB 左右。

另外，像 Android Support Library 中包含有大量的圖片資源，並且支持多種屏幕尺寸，對於 APP 而言，相同的圖片資源，保留最大尺寸的便可。以 Android Support Library 爲例，去冗餘後，APP 包體積減少了 1MB 左右。

詳見：booster-task-compression。

WebView 預加載

爲了解決 WebView  初始化致使的卡頓問題，Booster 經過注入指令的方式，在主線程空閒時提早加載 WebView。

除上以上特性外，Booster 還提供了一些輔助開發的功能，如：檢查依賴項中是否包含 SNAPSHOT 版本等等。

快速入門

在 buildscript 的 classpath 中引入 Booster 插件，而後啓用該插件：

buildscript {
    ext.booster_version = '0.4.3'
    repositories {
        google()
        mavenCentral()
        jcenter()
    }
    dependencies {
        classpath "com.didiglobal.booster:booster-gradle-plugin:$booster_version"
        classpath "com.didiglobal.booster:booster-task-all:$booster_version"
        classpath "com.didiglobal.booster:booster-transform-all:$booster_version"
    }
}

apply plugin: 'com.android.application'
apply plugin: 'com.didiglobal.booster'

而後經過執行 assemble task 來構建一個優化過的應用包：

$ ./gradlew assembleRelease

構建完成後，在 build/reports/ 目錄下會生成相應的報告：

build/reports/
├── booster-task-compression
│   └── release
│       └── report.txt
├── booster-transform-lint
│   └── release
│       ├── com
│       └── org
├── booster-transform-shared-preferences
│   └── release
│       └── report.txt
├── booster-transform-shrink
│   └── release
│       └── report.txt
├── booster-transform-thread
│   └── release
│       └── report.txt
└── booster-transform-toast
    └── release
        └── report.txt

項目地址： https://github.com/didi/booster

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