【Android 构建优化】R8 : 混淆，压缩与优化

引言

你是否也到过自己的Android项目，在debug时项目是正常运行的，但在release时，项目却出现了找不到对应的类的问题？

导致这个问题的原因有很多，其中最最主要原因是debug 模式为了方便调试，默认关闭代码压缩、混淆、资源优化；而 release 模式为了减小包体积、提升性能，会启用代码压缩、混淆、资源压缩 ，这些优化操作若配置不当，会直接导致类被 "误删除" 或 "混淆后找不到"。其中，代码压缩、混淆、资源压缩 这些工作均由 R8 来实现。

什么是 R8

R8 是 Google 推出的 Android 代码压缩和混淆工具，自 AGP 3.4.0 起默认的代码优化工具。它在构建 release 版本时执行以下核心功能：

代码混淆（Obfuscation） ：将类名、方法名、字段名等有意义的标识符重命名为极短的无意义名称（如 a, b），增加反向工程难度。
代码压缩（Shrinking） ：分析代码的可达性，移除项目中未被使用的类、方法、字段等，减小 APK 体积。
代码优化（Optimization） ：进行内联、移除无用代码块、简化控制流等操作，提升应用运行效率。

R8 直接将 Java 字节码（.class 文件）转换为优化后的 DEX 字节码，通常具有更快的构建速度和更好的优化效果。

使用与关闭 R8 相关功能

R8 相关功能的启用与关闭可以在 build.gradle 中进行配置

kotlin 复制代码

android {
    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled true  // 启用 R8 代码压缩和混淆
            shrinkResources true // 启用资源压缩
            // 下面是R8规则的配置文件
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'
        }
    }
}

R8 原理与相关功能介绍

混淆代码

混淆代码（Obfuscation）是指将源代码中的类名、方法名、字段名等 有意义的标识符替换为无意义的短名称（如 a, b, c 等），从而增加逆向工程的难度，保护应用逻辑不被轻易窃取。

作用：

提高安全性：防止他人通过反编译轻松理解你的代码逻辑。
减小 DEX 文件体积：较短的名称占用更少空间。
避免暴露敏感信息：例如内部 API 名称、业务逻辑命名等。

当 minifyEnabled true 启用后，R8 会自动执行混淆操作。默认情况下，R8 使用启发式算法分析代码入口点（如 Activity、Application 类等），仅对未被引用或可安全处理的部分进行重命名。

配置方式

Android Studio在创建项目时会创建proguard-rules.pro文件，可以在这个文件中添加混淆规则：

ini 复制代码

-keep class com.example.UserManager { *; }
-keepclassmembers class * implements java.io.Serializable {
    <fields>;
    <methods>;
}

压缩代码与资源

1. 代码压缩

定义：代码压缩是指：移除应用中未被使用的类、方法、字段和指令，只保留运行时真正需要的代码。

工作原理 ： R8 从入口点（如 Android 四大组件、自定义 Application 类等）开始追踪所有可达代码路径。任何无法从入口点访问到的代码都会被视为"死代码"并被删除 (可达性分析)

启用方式：同代码混淆

2. 资源压缩（Resource Shrinking）

定义：

资源压缩是指移除打包进 APK 中但实际未被代码引用的资源文件（如图片、布局 XML、字符串等）。

工作机制：

R8 分析代码中对资源的引用（包括 R.* 和 Resources.getIdentifier()）。
构建一个"引用图"，标记所有被使用的资源。
未出现在图中的资源将在打包时被剔除。

启用方式：

kotlin 复制代码

shrinkResources true  // 通常配合 minifyEnabled 使用

代码优化

定义

对字节码进行深层次的结构优化，在不改变程序行为的前提下提升性能和效率。

典型优化策略

优化类型	说明
内联方法（Method Inlining）	将小方法体直接插入调用处，减少方法调用开销。
常量传播（Constant Propagation）	将常量值传播到使用位置，消除变量访问。
无用代码消除（Dead Code Elimination）	移除永远无法执行的代码块（如 `if (false)`）。
类合并与简化	合并仅被单处使用的类，或简化继承结构。
字符串优化	合并重复字符串，移除冗余拼接。

R8 的优化是在字节码层面完成的，开发者无需手动干预。

总结对比

功能	是否默认启用	主要收益
混淆	`minifyEnabled true` 时启用	安全性、体积减小
代码压缩	`minifyEnabled true`	移除无用代码
资源压缩	`shrinkResources true`	移除无用资源
优化	`minifyEnabled true` 时自动启用	性能提升、体积进一步压缩

注意事项

那些类不应该被 R8 处理

为了确保应用正常运行，一些类、方法或字段必须保留原样，不可被 R8 压缩或混淆：

反射相关的类和成员

使用 Java 反射（Class.forName(), getDeclaredMethod() 等）调用的类、方法、字段必须保留原名。

kotlin 复制代码

# 保留特定类及其所有成员不被混淆
-keep class com.example.MyReflectionTarget { *; }

# 或者更精确地保留特定方法
-keepclassmembers class com.example.MyClass {
    public void reflectiveMethod();
}

JNI 方法

所有通过 native 关键字声明并在 C/C++ 代码中实现的方法。

kotlin 复制代码

# 保留 native 方法的签名
-keepclasseswithmembers class * {
    native <methods>;
}

# 或者针对特定类
-keepclassmembers class com.example.NativeBridge {
    public native *;
}

序列化

Serializable: 实现 java.io.Serializable 的类，其字段名在反序列化时需匹配。
Parcelable: 通常由框架生成代码处理，一般无需额外规则，但复杂情况可能需要。
JSON 序列化库 (Gson, Moshi, Jackson) : 需要保留模型类的字段名和构造函数。

kotlin 复制代码

# 保留所有实现 Serializable 的类
-keepclassmembers class * implements java.io.Serializable {
    static final long serialVersionUID;
    private static final java.io.ObjectStreamField[] serialPersistentFields;
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream);
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream);
    java.lang.Object writeReplace();
    java.lang.Object readResolve();
}

# Gson: 保留所有被注解的成员和无参构造函数
-keepattributes Signature
-keepattributes *Annotation*
-keepclassmembers class ** {
    @com.google.gson.annotations.* <fields>;
}
-keepclassmembers class * {
    *** get*();
    *** is*();
    *** set*(***);
}

四大组件

Android 系统通过类名反射创建这些组件，因此它们的类名必须保留。

kotlin 复制代码

# 通常 AndroidX 或 Support Library 的规则已包含
-keep public class * extends android.app.Activity
-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.app.Application

自定义 View

在布局 XML 中引用的自定义 View 类及其构造函数。

kotlin 复制代码

-keep public class * extends android.view.View {
    public <init>(android.content.Context);
    public <init>(android.content.Context, android.util.AttributeSet);
    public <init>(android.content.Context, android.util.AttributeSet, int);
}

第三方库

许多第三方库都有特定的 ProGuard 规则。要查阅官方文档并添加相应规则。

使用注解处理器生成代码的类

Room 会根据注解自动生成代码，它们生成的代码依赖于原始类的结构和注解，通常需要保留原始类，涉及到Room的类应当被保留。

公共 API

如果应用是库模块，需要明确保留对外暴露的 API。

kotlin 复制代码

-keep public class com.example.mylibrary.PublicApi { *; }