Android應用解決65K方法數限制

近日，Android Developers在Google+上宣布了新的Multidex支持庫，為方法總數超過65K的Android應用提供了官方支持。

如果你是一名幸運的Android應用開發者，正在開發一個前景廣闊的應用，不斷地加入新功能、添加新的類庫，那麼終有一天，你會不幸遇到這個錯誤：

Conversion to Dalvik format failed: Unable to execute dex: method ID not in [0, 0xffff]: 65536

這個錯誤是Android應用的方法總數限制造成的。Android平台的Java虛擬機Dalvik在執行DEX格式的Java應用程序時，使用原生類型short來索引DEX文件中的方法。這意味著單個DEX文件可被引用的方法總數被限制為65536。通常APK包含一個classes.dex文件，因此Android應用的方法總數不能超過這個數量，這包括Android框架、類庫和你自己開發的代碼。

這個問題可以通過將一個DEX文件分拆成多個DEX文件解決。Facebook介紹了為Android應用開發的Dalvik補丁；Android Developers博客介紹了通過自定義類加載過程的方法來解決此問題。但這些方法有些復雜而且並不優雅。

隨著新的MultiDex支持庫發布，Google正式為解決此問題提供官方支持。構建超過65K方法數的應用介紹了如何使用Gradle構建多DEX應用。

首先使用Android SDK Manager升級到最新的Android SDK Build Tools和Android Support Library R21。然後進行以下兩步操作：

1.修改Gradle配置文件，啟用MultiDex並包含MultiDex支持：

android { compileSdkVersion 21 buildToolsVersion "21.1.0"

defaultConfig {
    ...
    minSdkVersion 14
    targetSdkVersion 21
    ...

    // Enabling multidex support.
    multiDexEnabled true
}
...
}

dependencies { compile 'com.android.support:multidex:1.0.0' }

2.讓應用支持多DEX文件。在MultiDexApplication JavaDoc中描述了三種可選方法：

• 在AndroidManifest.xml的application中聲明android.support.multidex.MultiDexApplication；
• 如果你已經有自己的Application類，讓其繼承MultiDexApplication；
• 如果你的Application類已經繼承自其它類，你不想/能修改它，那麼可以重寫attachBaseContext()方法：

@Override 
protected void attachBaseContext(Context base) {
    super.attachBaseContext(base); MultiDex.install(this);
}

經過以上步驟，你的應用已經可以實現多個DEX文件了。當應用構建時，構建工具會分析哪些類必須放在第一個DEX文件，哪些類可以放在附加的DEX文件中。當它創建了第一個DEX文件（classes.dex）後，如果有必要會繼續創建附加的DEX文件，如classes2.dex, classes3.dex。Multidex的支持類庫將被包含在應用的第一個DEX文件中，幫助實現對其它DEX文件的訪問。

文中還介紹了在開發多DEX應用時，通過設置productFlavors提高開發效率以及多DEX應用的測試方法。

Android 5.0和更高版本使用名為ART的運行時，它原生支持從APK文件加載多個DEX文件。在應用安裝時，它會執行預編譯，掃描classes(..N).dex文件然後將其編譯成單個.oat文件用於執行。了解更多關於ART的信息。

雖然Google解決了應用總方法數限制的問題，但並不意味著開發者可以任意擴大項目規模。Multidex仍有一些限制：

1. DEX文件安裝到設備的過程非常復雜，如果第二個DEX文件太大，可能導致應用無響應。此時應該使用ProGuard減小DEX文件的大小。
2. 由於Dalvik linearAlloc的Bug，應用可能無法在Android 4.0之前的版本啟動，如果你的應用要支持這些版本就要多執行測試。
3. 同樣因為Dalvik linearAlloc的限制，如果請求大量內存可能導致崩潰。Dalvik linearAlloc是一個固定大小的緩沖區。在應用的安裝過程中，系統會運行一個名為dexopt的程序為該應用在當前機型中運行做准備。dexopt使用LinearAlloc來存儲應用的方法信息。Android 2.2和2.3的緩沖區只有5MB，Android 4.x提高到了8MB或16MB。當方法數量過多導致超出緩沖區大小時，會造成dexopt崩潰。
4. Multidex構建工具還不支持指定哪些類必須包含在首個DEX文件中，因此可能會導致某些類庫（例如某個類庫需要從原生代碼訪問Java代碼）無法使用。

避免應用過大、方法過多仍然是Android開發者要注意的問題。Mihai Parparita的開源項目dex-method-counts可以用於統計APK中每個包的方法數量。

通常開發者自己的代碼很難達到這樣的方法數量限制，但隨著第三方類庫的加入，方法數就會迅速膨脹。因此選擇合適的類庫對Android開發者來說尤為重要。

開發者應該避免使用Google Guava這樣的類庫，它包含了13000多個方法。盡量使用專為移動應用設計的Lite/Android版本類庫，或者使用小類庫替換大類庫，例如用Google-gson替換Jackson JSON。而對於Google Protocol Buffers這樣的數據交換格式，其標准實現會自動生成大量的方法。采用Square Wire的實現則可以很好地解決此問題。