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Android용 빠른 반복 개발

이 페이지에서는 bazel mobile-install를 사용하여 Android의 반복 개발을 훨씬 더 빠르게 만드는 방법을 설명합니다. 기존 앱 설치 방법의 과제와 비교하여 이 접근 방식의 이점을 설명합니다.

요약

Android 앱에 약간의 변경사항을 매우 빠르게 설치하려면 다음 단계를 따르세요.

설치하려는 앱의 android_binary 규칙을 찾습니다.
proguard_specs 속성을 삭제하여 Proguard를 사용 중지합니다.
multidex 속성을 native으로 설정합니다.
dex_shards 속성을 10으로 설정합니다.
USB를 통해 ART (Dalvik이 아님)를 실행하는 기기를 연결하고 USB 디버깅을 사용 설정합니다.
bazel mobile-install :your_target을 실행합니다. 앱 시작이 평소보다 약간 느립니다.
코드 또는 Android 리소스를 수정합니다.
bazel mobile-install --incremental :your_target을 실행합니다.
오래 기다리지 않아도 됩니다.

유용할 수 있는 Bazel 명령줄 옵션은 다음과 같습니다.

--adb는 사용할 adb 바이너리를 Bazel에 알려줍니다.
--adb_arg는 adb의 명령줄에 인수를 추가하는 데 사용할 수 있습니다. 워크스테이션에 여러 기기가 연결된 경우 설치할 기기를 선택하는 데 유용합니다. bazel mobile-install --adb_arg=-s --adb_arg=<SERIAL> :your_target
--start_app님이 앱을 자동으로 시작

확실하지 않은 경우 예시를 보거나 Google에 문의하세요.

소개

개발자 도구 모음의 가장 중요한 속성 중 하나는 속도입니다. 코드를 변경한 후 1초 이내에 실행되는 것을 확인할 수도 있고, 변경사항이 예상대로 작동하는지에 대한 피드백을 받기까지 몇 분, 때로는 몇 시간씩 기다려야 하는 것에는 차이가 있습니다.

안타깝게도 .apk를 빌드하기 위한 기존 Android 도구 모음에는 여러 모놀리식 순차 단계가 수반되며 Android 앱을 빌드하려면 이 모든 단계를 거쳐야 합니다. Google에서는 Google 지도와 같은 대규모 프로젝트에서는 한 줄만 변경하여 5분 동안만 작업을 수행해야 했습니다.

bazel mobile-install를 사용하면 앱의 코드를 변경하지 않고도 변경 프루닝, 작업 샤딩, Android 내부의 기발한 조작을 조합하여 Android의 반복 개발을 훨씬 더 빠르게 수행할 수 있습니다.

기존 앱 설치 관련 문제

Android 앱을 빌드하는 데는 다음과 같은 문제가 있습니다.

덱싱. 기본적으로 'dx'는 빌드에서 정확히 한 번 호출되며 이전 빌드의 작업을 재사용하는 방법을 모릅니다. 즉, 메서드가 하나만 변경되었더라도 모든 메서드를 다시 덱싱합니다.
데이터를 기기에 업로드하고 있습니다. adb는 USB 2.0 연결의 전체 대역폭을 사용하지 않으며 크기가 큰 앱은 업로드하는 데 시간이 오래 걸릴 수 있습니다. 리소스 또는 단일 메서드와 같은 작은 부분만 변경되더라도 전체 앱이 업로드되므로 심각한 병목 현상이 발생할 수 있습니다.
네이티브 코드로 컴파일 Android L에서는 Dalvik과 같이 적시 앱을 컴파일하지 않고 미리 컴파일하는 새로운 Android 런타임인 ART를 도입했습니다. 이렇게 하면 설치 시간이 길어지지만 앱 속도가 훨씬 빨라집니다. 이는 사용자가 일반적으로 앱을 한 번 설치하고 여러 번 사용하기 때문에 좋은 절충점이 되지만, 앱이 여러 번 설치되고 각 버전이 최대 몇 번 실행되어 개발 속도가 느려집니다.

`bazel mobile-install`의 접근 방식

bazel mobile-install에서는 다음과 같은 사항이 개선되었습니다.

샤딩된 덱싱. 앱의 Java 코드를 빌드한 후 Bazel은 클래스 파일을 거의 동일한 크기의 부분으로 분할하고 여기서 별도로 dx를 호출합니다. dx는 마지막 빌드 이후 변경되지 않은 샤드에서 호출되지 않습니다.
증분 파일 전송 Android 리소스, .dex 파일 및 네이티브 라이브러리가 기본 .apk에서 삭제되고 별도의 모바일 설치 디렉터리에 저장됩니다. 이렇게 하면 전체 앱을 다시 설치하지 않고도 코드와 Android 리소스를 독립적으로 업데이트할 수 있습니다. 따라서 파일을 전송하는 데 소요되는 시간이 줄어들고 변경된 .dex 파일만 기기 내에서 다시 컴파일됩니다.
.apk 외부에서 앱의 일부를 로드합니다. 작은 스텁 애플리케이션을 .apk에 삽입하여 기기 내 모바일 설치 디렉터리에서 Android 리소스, Java 코드 및 네이티브 코드를 로드한 다음 컨트롤을 실제 앱으로 이전합니다. 이는 아래에 설명된 몇 가지 특수한 경우를 제외하고는 모두 앱에 투명합니다.

샤딩된 덱싱

샤딩된 덱싱은 상당히 간단합니다. .jar 파일이 빌드되면 도구가 이를 거의 동일한 크기의 별도의 .jar 파일로 샤딩한 다음 이전 빌드 이후 변경된 파일에서 dx를 호출합니다. dex할 샤드를 결정하는 로직은 Android에만 국한되지 않습니다. Bazel의 일반 변경 프루닝 알고리즘을 사용할 뿐입니다.

첫 번째 버전의 샤딩 알고리즘은 단순히 .class 파일을 알파벳순으로 정렬한 다음 목록을 같은 크기의 부분으로 잘라냈지만, 이렇게 해서 결과가 차선인 것으로 판명되었습니다. 즉, 클래스가 추가되거나 삭제된 경우 (중첩된 클래스나 익명 클래스 포함) 모든 클래스가 알파벳순으로 1씩 이동되어 해당 샤드를 다시 덱싱했습니다. 따라서 개별 클래스가 아닌 자바 패키지를 샤딩하기로 결정했습니다. 물론 새 패키지가 추가되거나 삭제되면 여전히 많은 샤드의 덱싱이 발생하지만 이는 단일 클래스를 추가하거나 삭제하는 것보다 훨씬 덜 자주 발생합니다.

샤드 수는 BUILD 파일에서 제어됩니다 (android_binary.dex_shards 속성 사용). 이상적인 환경에서는 Bazel이 가장 적합한 샤드 수를 자동으로 결정하지만 Bazel은 현재 작업 세트를 실행하기 전에 작업 세트 (예: 빌드 중에 실행할 명령어)를 알아야 합니다. 따라서 최종적으로는 몇 개의 Java 클래스가 있는지 모르기 때문에 최적의 샤드 수를 결정할 수 없습니다. 결국 앱에 더 많은 Java 클래스가 있을 것이기 때문에 빌드가 더 빠릅니다. 즉, 더 많은 샤드가 실행되므로 더 빠르게 실행할 수 있습니다. 가장 좋은 부분은 보통 10~50개 정도입니다.

증분 파일 전송

앱을 빌드한 후 다음 단계는 앱을 설치하는 것입니다. 가능하면 최대한 노력을 하지 않는 것이 좋습니다. 설치는 다음 단계로 구성됩니다.

.apk 설치 (일반적으로 adb install 사용)
.dex 파일, Android 리소스, 네이티브 라이브러리를 모바일 설치 디렉터리에 업로드

첫 번째 단계에서는 앱이 설치되었는지 여부에 따라 성과 증분이 많지 않습니다. Bazel은 현재 필요한 경우 모든 경우에 결정할 수 없으므로 --incremental 명령줄 옵션을 통해 이 단계를 실행해야 하는지 여부를 사용자에게 표시합니다.

두 번째 단계에서는 기기에 있는 앱 파일과 체크섬을 나열하는 기기 내 매니페스트 파일과 빌드의 앱 파일을 비교합니다. 새 파일이 기기에 업로드되고 변경된 파일이 업데이트되며 삭제된 파일이 기기에서 삭제됩니다. 매니페스트가 없으면 모든 파일을 업로드해야 한다고 가정합니다.

매니페스트의 체크섬이 아닌 기기의 파일을 변경하여 증분 설치 알고리즘을 속일 수 있습니다. 이는 기기에 있는 파일의 체크섬을 계산하여 보호할 수 있었지만 설치 시간을 늘릴 가치가 없다고 판단되었습니다.

Stub 애플리케이션

스텁 애플리케이션에서는 기기의 mobile-install 디렉터리에서 dexes, 네이티브 코드, Android 리소스를 로드하는 매직이 발생합니다.

실제 로드는 BaseDexClassLoader의 서브클래스를 생성하여 구현되며 이는 상당히 잘 문서화되어 있는 기법입니다. 이는 앱의 클래스가 로드되기 전에 발생하므로 APK에 있는 애플리케이션 클래스를 기기 내 mobile-install 디렉터리에 배치하여 adb install 없이 업데이트할 수 있습니다.

이 작업은 앱의 클래스가 로드되기 전에 발생해야 하므로 .apk에 애플리케이션 클래스가 없어야 합니다. 즉, 클래스를 변경하려면 완전히 재설치해야 합니다.

이렇게 하려면 AndroidManifest.xml에 지정된 Application 클래스를 스터브 애플리케이션으로 바꿉니다. 이를 통해 앱이 시작되는 시점을 제어하고, Android 프레임워크 내부에 Java 리플렉션을 사용하여 가장 초기에 클래스 로더와 리소스 관리자를 적절하게 조정합니다.

스텁 애플리케이션이 하는 또 다른 작업은 모바일 설치를 통해 설치된 네이티브 라이브러리를 다른 위치에 복사하는 것입니다. 이 작업이 필요한 이유는 동적 링커가 파일에 X 비트를 설정해야 하는데 이는 루트가 아닌 adb가 액세스할 수 있는 모든 위치에서 설정할 수 없기 때문입니다.

이러한 작업이 모두 완료되면 스텁 애플리케이션은 실제 Application 클래스를 인스턴스화하고 모든 참조를 Android 프레임워크 내의 실제 애플리케이션으로 변경합니다.

결과

성능

일반적으로 bazel mobile-install를 사용하면 약간의 변경 후에 대형 앱을 빌드하고 설치할 때 4~10배 빨라집니다.

다음은 일부 Google 제품에 대해 계산되었습니다.

물론 이는 변경사항의 특성에 따라 다릅니다. 기본 라이브러리를 변경한 후 재컴파일하는 데 더 많은 시간이 걸립니다.

제한사항

스텁 애플리케이션에서 재생하는 트릭이 모든 경우에 효과가 있는 것은 아닙니다. 다음 경우에는 예상대로 작동하지 않는 부분이 강조 표시됩니다.

Context가 ContentProvider#onCreate()의 Application 클래스로 변환되는 경우 이 메서드는 Application 클래스의 인스턴스를 교체하기 전에 애플리케이션을 시작하는 동안 호출됩니다. 따라서 ContentProvider는 실제 애플리케이션 대신 스터브 애플리케이션을 계속 참조합니다. 이와 같이 Context를 다운캐스트할 필요가 없으므로 이는 버그가 아니지만 Google의 일부 앱에서 발생하는 것으로 보입니다.
bazel mobile-install로 설치한 리소스는 앱 내에서만 사용할 수 있습니다. 다른 앱에서 PackageManager#getApplicationResources()를 통해 리소스에 액세스하는 경우 이러한 리소스는 마지막 비증분 설치에서 가져옵니다.
ART를 실행하지 않는 기기 스텁 애플리케이션은 Froyo 이상에서 잘 작동하지만, Dalvik에는 자바 주석이 특정 방식으로 사용되는 경우와 같이 특정 사례에서 코드가 여러 .dex 파일에 배포되면 앱이 잘못되었다고 생각하는 버그가 있습니다. 앱이 이러한 버그를 간지럽히지 않는 한 Dalvik과도 호환되어야 합니다 (단, 이전 Android 버전 지원은 우리가 중점을 두는 부분이 아님).