Android为什么方法数不能超过65535

言归正传，来聊聊为什么方法数不能超过65535？搬上Dalvik工程师在SF上的回答，因为在Dalvik指令集里，调用方法的invoke-kind指令中，method reference index只给了16bits，最多能调用65535个方法，所以在生成dex文件的过程中，当方法数超过65535就会报错。细看指令集，除了method，field和class的index也是16bits，所以也存在65535的问题。一般来说，method的数目会比field和class多，所以method数会首先遇到65535问题，你可能都没机会见到field过65535的情况。

幸运的我见到了，呵呵。

错误

明明显示的是DexException: Too many classes in --main-dex-list，和field有毛关系？你可能想问我脑子是不是进水了，唉，明明是Google工程师脑子有问题，你看看Google自家兄弟提的issue就知道了。在使用multidex的情况下，主dex不管method还是field数目超了65535都会报Too many classes的错误，不使用multidex，就报正常的错误了，呵呵。

你可能要纳闷了，我为啥会遇到field超65535的问题？看看我”新大美”同事写的，哈哈：

实际应用中我们还遇到另外一个比较棘手的问题，就是Field的过多的问题，Field过多是由我们目前采用的代码组织结构引入的，我们为了方便多业务线、多团队并发协作的情况下开发，我们采用的aar的方式进行开发，并同时在aar依赖链的最底层引入了一个通用业务aar，而这个通用业务aar中包含了很多资源，而ADT14以及更高的版本中对Library资源处理时，Library的R资源不再是static final的了，详情请查看google官方说明，这样在最终打包时Library中的R没法做到内联，这样带来了R field过多的情况。

差不多的情况，我们上层十几个业务线为独立module，都依赖base，而base的资源id有个三四千，上层R文件会把下层的R文件合并过来，使用multidex后，会把manifest里的activity、service等和其直接引用类加到main dex中，所以很多R文件涌入，field超个65535那都不叫事。

修改R

field这么多怎么办呢？我们大胆假设只保留最顶层的R文件，因为这个R文件会把下层R文件合并过来，所有的R引用都可以指向这个文件。下层的类要引用最上层的R文件，下层不可能依赖上层，所以修改源代码肯定是走不通的，那就改class文件字节码吧。遍历class文件，把R的引用都指向最上层，把其他没用的R文件删掉。

问题

思路有了，接下来的操作有以下问题：

什么时候修改？

dex过程是把全部class文件转换成dex文件，所以class字节码的修改要在dex之前，我们决定介入构建流程，在dex之前添加一个gradle任务，用来修改字节码。
用什么修改？

可以使用asm这个库，由于android gradle间接依赖asm，所以我们可以在build.gradle中直接import相关类。
修改什么？

当然是修改class文件，那么class文件的路径在哪里？主工程的build/intermediates/exploded-aar中包含了库工程aar解压后的内容，有很多jar文件，这些jar文件太过分散不好操作，由于我们使用了multidex，看一下dex任务的输入，发现是主工程的build/intermediates/multi-dex/common/debug/allclasses.jar文件，顾名思义，这个文件包含了所有的class文件，我们直接修改这个jar包里的class文件就可以了。

代码

将下面这段代码放在主工程的build.gradle就不报错了。在我们的代码中，unifyRImport任务能跑个10秒钟左右，说长不长，说短不短。

import org.apache.commons.compress.utils.IOUtils
import org.objectweb.asm.*

import java.util.jar.JarEntry
import java.util.jar.JarFile
import java.util.jar.JarOutputStream
import java.util.zip.ZipEntry

ext {
    dpPackagePrefix = 'com/dianping/'
    libDrawableClass = 'com/dianping/nova/R\$drawable.class'
}

byte[] unifyR(InputStream inputStream, String rootPackagePrefix) {
    ClassReader cr = new ClassReader(inputStream);
    ClassWriter cw = new ClassWriter(cr, 0);
    ClassVisitor cv = new ClassVisitor(Opcodes.ASM4, cw) {
        @Override
        public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String desc,
                                         String signature, String[] exceptions) {
            MethodVisitor mv = cv.visitMethod(access, name, desc, signature, exceptions);
            mv = new MethodVisitor(Opcodes.ASM4, mv) {
                @Override
                void visitFieldInsn(int opcode, String owner, String fName, String fDesc) {
                    if (owner.contains(dpPackagePrefix) && owner.contains("R\$") && !owner.contains(rootPackagePrefix)) {
                        super.visitFieldInsn(opcode, rootPackagePrefix + "R\$" + owner.substring(owner.indexOf("R\$") + 2), fName, fDesc);
                    } else {
                        super.visitFieldInsn(opcode, owner, fName, fDesc);
                    }
                }
            }
            return mv;
        }

    };
    cr.accept(cv, 0);
    return cw.toByteArray();
}

afterEvaluate {
    def manifestFile = android.sourceSets.main.manifest.srcFile
    def packageName = new XmlParser().parse(manifestFile).attribute('package')
    def rootPackagePrefix = packageName.replace('.', '/') + '/'
    println packageName
    android.applicationVariants.each { variant ->
        def dx = tasks.findByName("dex${variant.name.capitalize()}")
        def unifyRImport = "unifyRImport${variant.name.capitalize()}"
        task(unifyRImport) << {
            Set<File> inputFiles = dx.inputs.files.files
            inputFiles.each {
                if (it.name.endsWith(".jar")) {
                    println it
                    JarFile jarFile = new JarFile(it);
                    Enumeration enumeration = jarFile.entries();
                    File tmpFile = new File(it.getParent() + File.separator + "classes.jar.tmp");
                    JarOutputStream jarOutputStream = new JarOutputStream(new FileOutputStream(tmpFile));

                    while (enumeration.hasMoreElements()) {
                        JarEntry jarEntry = (JarEntry) enumeration.nextElement();
                        String entryName = jarEntry.getName();
                        ZipEntry zipEntry = new ZipEntry(entryName);

                        InputStream inputStream = jarFile.getInputStream(jarEntry);
                        if (entryName.startsWith(dpPackagePrefix) && entryName.endsWith(".class")) {
                            if (!entryName.contains("R\$")) {
                                jarOutputStream.putNextEntry(zipEntry);
                                jarOutputStream.write(unifyR(inputStream, rootPackagePrefix));
                            } else {
                                //NovaLib中R$drawable有被反射使用，不删除
                                if (entryName.startsWith(rootPackagePrefix) || entryName.equals(libDrawableClass)) {
                                    jarOutputStream.putNextEntry(zipEntry);
                                    jarOutputStream.write(IOUtils.toByteArray(inputStream));
                                }
                            }
                        } else {
                            jarOutputStream.putNextEntry(zipEntry);
                            jarOutputStream.write(IOUtils.toByteArray(inputStream));
                        }
                        jarOutputStream.closeEntry();
                    }
                    jarOutputStream.close();
                    jarFile.close();
                    tmpFile.renameTo(it);
                }
            }
        }

        tasks.findByName(unifyRImport).dependsOn dx.taskDependencies.getDependencies(dx)
        dx.dependsOn tasks.findByName(unifyRImport)
    }
}

坑

我一般不喜欢用坑这个词，感觉遇到坑更多是因为无知，但特马这的确是个坑，在mac上跑的好好的，windows跑不通了，还是报class太多的错误。我一想两个系统文件分隔符不同，不会是路径上出了问题吧，最后竟然发现是tmpFile.renameTo(it);这行命令没有重命名成功，Google一搜发现遇到这坑的不在少数，a重命名成b，如果b已经存在，mac的做法直接覆盖，windows就会重命名失败。所以最后在rename前面加了一句，it.delete();。

dex任务增量

代码欢乐的跑了几天，有哥们提意见了，什么代码就不改，为什么点击run还要跑一两分钟？在这段时间的背后AS背地里做了什么？数百头母驴为何半夜惨叫？小卖部安全套为何屡遭黑手？女生宿舍内裤为何频频失窃？连环强奸母猪案，究竟是何人所为？老尼姑的门夜夜被敲，究竟是人是鬼？数百只小母狗意外身亡的背后又隐藏着什么？这一切的背后，是人性的扭曲还是道德的沦丧？是性的爆发还是饥渴的无奈？唉，真是崇拜爱哥。

我们可以在AS中看到dex任务又重新跑了一遍，主要时间就花在这上面了。之前的博客讲过，任务增量构建要求输入和输出较上次没有区别，dex重新跑说明输入或者输出有变化，输出是多个dex文件我们没有改动，输入allclasses.jar虽然有更改，但因为源码不变，第二次运行allclasses.jar应该和上次一样的，不应该重新跑啊。比较了两次运行的allclasses.jar的md值，发现还真是不一样啊，看来问题就出在这里了。

zip哈希

关键是为什么前后两次运行allclasses.jar的哈希值不同呢？

话说之前向maven上打包上传aar的时候，发现代码资源都不改动，上传上去的aar哈希值竟然不同，为什么呢？一个简单的a.txt前后zip压缩两次，得到的zip文件哈希值也不同，用beyond compare看了下二进制，还真的不一样。那就去看看zip算法)吧，可以看到header中有时间戳相关的东西，应该就是这导致同样的文件zip压缩后哈希值不同。

jar打包也是用的zip算法，因为第一次运行我们修改了allclasses.jar，导致第二次运行时，某个任务的输出发生了变化，所以会重新运行生成allclasses.jar，前后两次的allclasses.jar哈希值就发生了变化，dex任务就要重新跑了。

增量思路

之前的问题，主要还是没有把allclasses.jar及时还原。因为allclasses.jar是dex的输入，所以我们需要在dex之后把allclasses.jar还原，既然需要还原，那就需要在修改allclasses.jar的时候有个备份（classes.bak）。还有个问题，每次unifyRImport任务运行时，都要重新去生成精简后的allclasses.jar，这一步可以加上缓存，根据allclasses.jar的md5值命名缓存文件（.jar.opt），如果有缓存直接复制成allclasses.jar就可以了。

代码

Talk is cheap. Show me the code.

afterEvaluate {
    def manifestFile = android.sourceSets.main.manifest.srcFile
    def packageName = new XmlParser().parse(manifestFile).attribute('package')
    def rootPackagePrefix = packageName.replace('.', '/') + '/'

    android.applicationVariants.each { variant ->
        def dx = tasks.findByName("dex${variant.name.capitalize()}")
        Set<File> inputFiles = dx.inputs.files.files
        def allClassesJar;
        inputFiles.each {
            if (it.name.endsWith(".jar")) {
                allClassesJar = it;
            }
        }

        if (allClassesJar != null) {
            def unifyRImport = "unifyRImport${variant.name.capitalize()}"
            def bakJar = new File(allClassesJar.getParent(), allClassesJar.name + ".bak")
            task(unifyRImport) << {
                File unifyRJar = new File(allClassesJar.getParent(), "${md5(allClassesJar)}.jar.opt")
                if (!unifyRJar.exists()) {
                    allClassesJar.getParentFile().eachFile { file ->
                        if (file.name.endsWith(".jar.opt")) {
                            file.delete()
                        }
                    }
                    JarFile jarFile = new JarFile(allClassesJar);
                    Enumeration enumeration = jarFile.entries();
                    JarOutputStream jarOutputStream = new JarOutputStream(new FileOutputStream(unifyRJar));

                    while (enumeration.hasMoreElements()) {
                        JarEntry jarEntry = (JarEntry) enumeration.nextElement();
                        String entryName = jarEntry.getName();
                        ZipEntry zipEntry = new ZipEntry(entryName);

                        InputStream inputStream = jarFile.getInputStream(jarEntry);
                        if (entryName.startsWith(dpPackagePrefix) && entryName.endsWith(".class")) {
                            if (!entryName.contains("R\$")) {
                                jarOutputStream.putNextEntry(zipEntry);
                                jarOutputStream.write(unifyR(inputStream, rootPackagePrefix));
                            } else {
                                //NovaLib中R$drawable有被反射使用，不删除
                                if (entryName.startsWith(rootPackagePrefix) || entryName.equals(libDrawableClass)) {
                                    jarOutputStream.putNextEntry(zipEntry);
                                    jarOutputStream.write(IOUtils.toByteArray(inputStream));
                                }
                            }
                        } else {
                            jarOutputStream.putNextEntry(zipEntry);
                            jarOutputStream.write(IOUtils.toByteArray(inputStream));
                        }
                        jarOutputStream.closeEntry();
                    }
                    jarOutputStream.close();
                    jarFile.close();
                }

                if (bakJar.exists()) {
                    bakJar.delete()
                }
                allClassesJar.renameTo(bakJar)
                copyFileUsingStream(unifyRJar, allClassesJar)
            }
            tasks[unifyRImport].dependsOn dx.taskDependencies.getDependencies(dx)
            dx.dependsOn tasks[unifyRImport]

            //还原allclasses.jar
            def assemble = tasks.findByName("assemble${variant.name.capitalize()}")
            def restoreClassesJar = "restore${variant.name.capitalize()}"
            task(restoreClassesJar) << {
                if (bakJar.exists()) {
                    allClassesJar.delete()
                    bakJar.renameTo(allClassesJar)
                }
            }
            tasks[restoreClassesJar].dependsOn dx
            assemble.dependsOn tasks[restoreClassesJar]
        }
    }
}

这次主要修改了afterEvaluate里面的东西，然后新加了自定义的md5和copyFileUsingStream方法，groovy都有些脚本的特性了，获取md5和复制文件还要自己撸，我也是醉了。

dex增量

至此，Field 65535的问题基本上算是完美解决了。但是你会发现改了一行代码，build的时间还是很久，主要耗时的任务就是dex，这个怎么搞？

两种方案，Buck和LayoutCast。Buck是facebook出品的，微信很早就用上了，但有很多规则，侵入性较强，代码改动大。 LayoutCast是我司屠大师研发的，对项目改动非常小，应该也有借鉴buck的一些思路。

稍微看了一下buck的思路，buck的dex粒度非常小，每个module都会打成一个dex，最后合并成一个大的dex，修改代码后，只需要重新生成代码所在的dex，然后通过adb传递到手机，动态替换该dex即可，都不需要重新生成apk，也节省了安装的时间。