MultiDex工作原理分析和优化方案

动态加载技术(插件化)系列已经坑了有一段时间了，不过UP主我并没有放弃治疗哈，相信在不就的未来就可以看到“系统Api Hook模式”和插件化框架Frontia的更新了。今天要讲的是动态加载技术的亲戚 —— MultiDex。他们的核心原理之一都是dex文件的加载。

MultiDex是Google为了解决“65535方法数超标”以及“INSTALL_FAILED_DEXOPT”问题而开发的一个Support库，具体如何使用MultiDex现在市面已经有一大堆教程(可以参考给 App 启用 MultiDex 功能)，这里不再赘述。这篇日志主要是配合源码分析MultiDex的工作原理，以及提供一些MultiDex优化的方案。

Dex的工作机制

等等，这个章节讲的不是MultiDex吗，怎么变成Dex了?没错哈，没有Dex，哪来的MultiDex。在Android中，对Dex文件操作对应的类叫做DexFile。在CLASSLOADER 的工作机制中，我们说到：

对于 Java 程序来说，编写程序就是编写类，运行程序也就是运行类(编译得到的class文件)，其中起到关键作用的就是类加载器 ClassLoader。

Android程序的每一个Class都是由ClassLoader#loadClass方法加载进内存的，更准确来说，一个ClassLoader实例会有一个或者多个DexFile实例，调用了ClassLoader#loadClass之后，ClassLoader会通过类名，在自己的DexFile数组里面查找有没有那个DexFile对象里面存在这个类，如果都没有就抛ClassNotFound异常。ClassLoader通过调用DexFile的一个叫defineClass的Native方法去加载指定的类，这点与JVM略有不同，后者是直接调用ClassLoader#defineCLass方法，反正最后实际加载类的方法都叫defineClass就没错了。

创建DexFile对象

首先来看看造DexFile对象的构方法。

1. public final class DexFile { 
2.     private int mCookie; 
3.     private final String mFileName; 
4.     ... 
5.  
6.     public DexFile(File file) throws IOException { 
7.         this(file.getPath()); 
8.     } 
9.     
10.     public DexFile(String fileName) throws IOException { 
11.         mCookie = openDexFile(fileName, null, 0); 
12.         mFileName = fileName; 
13.         guard.open("close"); 
14.     } 
15.     
16.     private DexFile(String sourceName, String outputName, int flags) throws IOException { 
17.         mCookie = openDexFile(sourceName, outputName, flags); 
18.         mFileName = sourceName; 
19.         guard.open("close"); 
20.     } 
21.  
22.     static public DexFile loadDex(String sourcePathName, String outputPathName, 
23.         int flags) throws IOException { 
24.         return new DexFile(sourcePathName, outputPathName, flags); 
25.     } 
26.    
27.     public Class loadClass(String name, ClassLoader loader) { 
28.         String slashName = name.replace('.', '/'); 
29.         return loadClassBinaryName(slashName, loader); 
30.     } 
31.    
32.     public Class loadClassBinaryName(String name, ClassLoader loader) { 
33.         return defineClass(name, loader, mCookie); 
34.     } 
35.     private native static Class defineClass(String name, ClassLoader loader, int cookie); 
36.  
37.     native private static int openDexFile(String sourceName, String outputName, 
38.         int flags) throws IOException; 
39.  
40.     native private static int openDexFile(byte[] fileContents) 
41.     ... 
42. }  

通过以前分析过的源码，我们知道ClassLoader主要是通过DexFile.loadDex这个静态方法来创建它需要的DexFile实例的，这里创建DexFile的时候，保存了Dex文件的文件路径mFileName，同时调用了openDexFile的Native方法打开Dex文件并返回了一个mCookie的整型变量(我不知道这个干啥用的，我猜它是一个C++用的资源句柄，用于Native层访问具体的Dex文件)。在Native层的openDexFile方法里，主要做了检查当前创建来的Dex文件是否是有效的Dex文件，还是是一个带有Dex文件的压缩包，还是一个无效的Dex文件。

加载Dex文件里的类

加载类的时候，ClassLoader又是通过DexFile#loadClass这个方法来完成的，这个方法里调用了defineClass这个Native方法，看来DexFile才是加载Class的具体API，加载Dex文件和加载具体Class都是通过Native方法完成，ClassLoader有点名不副实啊。

MultiDex的工作机制

当一个Dex文件太肥的时候(方法数目太多、文件太大)，在打包Apk文件的时候就会出问题，就算打包的时候不出问题，在Android 5.0以下设备上安装或运行Apk也会出问题(具体原因可以参考给 App 启用 MultiDex 功能)。既然一个Dex文件不行的话，那就把这个硕大的Dex文件拆分成若干个小的Dex文件，刚好一个ClassLoader可以有多个DexFile，这就是MultiDex的基本设计思路。

工作流程

MultiDex的工作流程具体分为两个部分，一个部分是打包构建Apk的时候，将Dex文件拆分成若干个小的Dex文件，这个Android Studio已经帮我们做了(设置 “multiDexEnabled true”)，另一部分就是在启动Apk的时候，同时加载多个Dex文件(具体是加载Dex文件优化后的Odex文件，不过文件名还是.dex)，这一部分工作从Android 5.0开始系统已经帮我们做了，但是在Android 5.0以前还是需要通过MultiDex Support库来支持(MultiDex.install(Context))。

所以我们需要关心的是第二部分，这个过程的简单示意流程图如下。

(图中红色部分为耗时比较大的地方)

源码分析

现在官方已经部署的MultiDex Support版本是com.android.support:multidex:1.0.1，但是现在仓库的master分支已经有了许多新的提交(其中最明显的区别是加入了FileLock来控制多进程同步问题)，所以这里分析的源码都是最新的master分支上的。

MultiDex Support的入口是MultiDex.install(Context)，先从这里入手吧。(这次我把具体的分析都写在代码的注释了，这样看是不是更简洁明了些?)

1. public static void install(Context context) { 
2.         Log.i(TAG, "install"); 
3.          
4.         // 1. 判读是否需要执行MultiDex。 
5.         if (IS_VM_MULTIDEX_CAPABLE) { 
6.             Log.i(TAG, "VM has multidex support, MultiDex support library is disabled."); 
7.             return; 
8.         } 
9.         if (Build.VERSION.SDK_INT < MIN_SDK_VERSION) { 
10.             throw new RuntimeException("Multi dex installation failed. SDK " + Build.VERSION.SDK_INT 
11.                     + " is unsupported. Min SDK version is " + MIN_SDK_VERSION + "."); 
12.         } 
13.         try { 
14.             ApplicationInfo applicationInfo = getApplicationInfo(context); 
15.             if (applicationInfo == null) { 
16.                 // Looks like running on a test Context, so just return without patching. 
17.                 return; 
18.             } 
19.              
20.             // 2. 如果这个方法已经调用过一次，就不能再调用了。 
21.             synchronized (installedApk) { 
22.                 String apkPath = applicationInfo.sourceDir; 
23.                 if (installedApk.contains(apkPath)) { 
24.                     return; 
25.                 } 
26.                 installedApk.add(apkPath); 
27.                  
28.                 // 3. 如果当前Android版本已经自身支持了MultiDex，依然可以执行MultiDex操作， 
29.                 // 但是会有警告。 
30.                 if (Build.VERSION.SDK_INT > MAX_SUPPORTED_SDK_VERSION) { 
31.                     Log.w(TAG, "MultiDex is not guaranteed to work in SDK version " 
32.                             + Build.VERSION.SDK_INT + ": SDK version higher than " 
33.                             + MAX_SUPPORTED_SDK_VERSION + " should be backed by " 
34.                             + "runtime with built-in multidex capabilty but it's not the " 
35.                             + "case here: java.vm.version=\"" 
36.                             + System.getProperty("java.vm.version") + "\""); 
37.                 } 
38.          
39.                 // 4. 获取当前的ClassLoader实例，后面要做的工作，就是把其他dex文件加载后， 
40.                 // 把其DexFile对象添加到这个ClassLoader实例里就完事了。 
41.                 ClassLoader loader; 
42.                 try { 
43.                     loader = context.getClassLoader(); 
44.                 } catch (RuntimeException e) { 
45.                     Log.w(TAG, "Failure while trying to obtain Context class loader. " + 
46.                             "Must be running in test mode. Skip patching.", e); 
47.                     return; 
48.                 } 
49.                 if (loader == null) { 
50.                     Log.e(TAG, 
51.                             "Context class loader is null. Must be running in test mode. " 
52.                             + "Skip patching."); 
53.                     return; 
54.                 } 
55.                 try { 
56.                   // 5. 清除旧的dex文件，注意这里不是清除上次加载的dex文件缓存。 
57.                   // 获取dex缓存目录是，会优先获取/data/data/<package>/code-cache作为缓存目录。 
58.                   // 如果获取失败，则使用/data/data/<package>/files/code-cache目录。 
59.                   // 这里清除的是第二个目录。 
60.                   clearOldDexDir(context); 
61.                 } catch (Throwable t) { 
62.                   Log.w(TAG, "Something went wrong when trying to clear old MultiDex extraction, " 
63.                       + "continuing without cleaning.", t); 
64.                 } 
65.                  
66.                 // 6. 获取缓存目录（/data/data/<package>/code-cache）。 
67.                 File dexDir = getDexDir(context, applicationInfo); 
68.                  
69.                 // 7. 加载缓存文件（如果有）。 
70.                 List<File> files = MultiDexExtractor.load(context, applicationInfo, dexDir, false); 
71.                  
72.                 // 8. 检查缓存的dex是否安全 
73.                 if (checkValidZipFiles(files)) { 
74.                     // 9. 安装缓存的dex 
75.                     installSecondaryDexes(loader, dexDir, files); 
76.                 } else { 
77.                     // 9. 从apk压缩包里面提取dex文件 
78.                     Log.w(TAG, "Files were not valid zip files.  Forcing a reload."); 
79.                     files = MultiDexExtractor.load(context, applicationInfo, dexDir, true); 
80.                     if (checkValidZipFiles(files)) { 
81.                         // 10. 安装提取的dex 
82.                         installSecondaryDexes(loader, dexDir, files); 
83.                     } else { 
84.                         throw new RuntimeException("Zip files were not valid."); 
85.                     } 
86.                 } 
87.             } 
88.         } catch (Exception e) { 
89.             Log.e(TAG, "Multidex installation failure", e); 
90.             throw new RuntimeException("Multi dex installation failed (" + e.getMessage() + ")."); 
91.         } 
92.         Log.i(TAG, "install done"); 
93.     }  

具体代码的分析已经在上面代码的注释里给出了，从这里我们也可以看出，整个MultiDex.install(Context)的过程中，关键的步骤就是MultiDexExtractor#load方法和MultiDex#installSecondaryDexes方法。

(这部分是题外话)其中有个MultiDex#clearOldDexDir(Context)方法，这个方法的作用是删除/data/data/<package>/files/code-cache，一开始我以为这个方法是删除上一次执行MultiDex后的缓存文件，不过这明显不对，不可能每次MultiDex都重新解压dex文件一边，这样每次启动会很耗时，只有第一次冷启动的时候才需要解压dex文件。后来我又想是不是以前旧版的MultiDex曾经把缓存文件放在这个目录里，现在新版本只是清除以前旧版的遗留文件?但是我找遍了整个MultiDex Repo的提交也没有见过类似的旧版本代码。后面我仔细看MultiDex#getDexDir这个方法才发现，原来MultiDex在获取dex缓存目录是，会优先获取/data/data/<package>/code-cache作为缓存目录，如果获取失败，则使用/data/data/<package>/files/code-cache目录，而后者的缓存文件会在每次App重新启动的时候被清除。感觉MultiDex获取缓存目录的逻辑不是很严谨，而获取缓存目录失败也是MultiDex工作工程中少数有重试机制的地方，看来MultiDex真的是一个临时的兼容方案，Google也许并不打算认真处理这些历史的黑锅。

接下来再看看MultiDexExtractor#load这个方法。

1. static List<File> load(Context context, ApplicationInfo applicationInfo, File dexDir, 
2.             boolean forceReload) throws IOException { 
3.         Log.i(TAG, "MultiDexExtractor.load(" + applicationInfo.sourceDir + ", " + forceReload + ")"); 
4.         final File sourceApk = new File(applicationInfo.sourceDir); 
5.          
6.         // 1. 获取当前Apk文件的crc值。 
7.         long currentCrc = getZipCrc(sourceApk); 
8.         // Validity check and extraction must be done only while the lock file has been taken. 
9.         File lockFile = new File(dexDir, LOCK_FILENAME); 
10.         RandomAccessFile lockRaf = new RandomAccessFile(lockFile, "rw"); 
11.         FileChannel lockChannel = null; 
12.         FileLock cacheLock = null; 
13.         List<File> files; 
14.         IOException releaseLockException = null; 
15.         try { 
16.             lockChannel = lockRaf.getChannel(); 
17.             Log.i(TAG, "Blocking on lock " + lockFile.getPath()); 
18.              
19.             // 2. 加上文件锁，防止多进程冲突。 
20.             cacheLock = lockChannel.lock(); 
21.             Log.i(TAG, lockFile.getPath() + " locked"); 
22.              
23.             // 3. 先判断是否强制重新解压，这里第一次会优先使用已解压过的dex文件，如果加载失败就强制重新解压。 
24.             // 此外，通过crc和文件修改时间，判断如果Apk文件已经被修改（覆盖安装），就会跳过缓存重新解压dex文件。 
25.             if (!forceReload && !isModified(context, sourceApk, currentCrc)) { 
26.                 try { 
27.                  
28.                     // 4. 加载缓存的dex文件 
29.                     files = loadExistingExtractions(context, sourceApk, dexDir); 
30.                 } catch (IOException ioe) { 
31.                     Log.w(TAG, "Failed to reload existing extracted secondary dex files," 
32.                             + " falling back to fresh extraction", ioe); 
33.                      
34.                     // 5. 加载失败的话重新解压，并保存解压出来的dex文件的信息。 
35.                     files = performExtractions(sourceApk, dexDir); 
36.                     putStoredApkInfo(context, 
37.                             getTimeStamp(sourceApk), currentCrc, files.size() + 1); 
38.                 } 
39.             } else { 
40.                 // 4. 重新解压，并保存解压出来的dex文件的信息。 
41.                 Log.i(TAG, "Detected that extraction must be performed."); 
42.                 files = performExtractions(sourceApk, dexDir); 
43.                 putStoredApkInfo(context, getTimeStamp(sourceApk), currentCrc, files.size() + 1); 
44.             } 
45.         } finally { 
46.             if (cacheLock != null) { 
47.                 try { 
48.                     cacheLock.release(); 
49.                 } catch (IOException e) { 
50.                     Log.e(TAG, "Failed to release lock on " + lockFile.getPath()); 
51.                     // Exception while releasing the lock is bad, we want to report it, but not at 
52.                     // the price of overriding any already pending exception. 
53.                     releaseLockException = e; 
54.                 } 
55.             } 
56.             if (lockChannel != null) { 
57.                 closeQuietly(lockChannel); 
58.             } 
59.             closeQuietly(lockRaf); 
60.         } 
61.         if (releaseLockException != null) { 
62.             throw releaseLockException; 
63.         } 
64.         Log.i(TAG, "load found " + files.size() + " secondary dex files"); 
65.         return files; 
66.     }  

这个过程主要是获取可以安装的dex文件列表，可以是上次解压出来的缓存文件，也可以是重新从Apk包里面提取出来的。需要注意的时，如果是重新解压，这里会有明显的耗时，而且解压出来的dex文件，会被压缩成.zip压缩包，压缩的过程也会有明显的耗时(这里压缩dex文件可能是问了节省空间)。

如果dex文件是重新解压出来的，则会保存dex文件的信息，包括解压的apk文件的crc值、修改时间以及dex文件的数目，以便下一次启动直接使用已经解压过的dex缓存文件，而不是每一次都重新解压。

需要特别提到的是，里面的FileLock是最新的master分支里面新加进去的功能，现在最新的1.0.1版本里面是没有的。

无论是通过使用缓存的dex文件，还是重新从apk中解压dex文件，获取dex文件列表后，下一步就是安装(或者说加载)这些dex文件了。最后的工作在MultiDex#installSecondaryDexes这个方法里面。

1. private static void installSecondaryDexes(ClassLoader loader, File dexDir, List<File> files) 
2.             throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException, 
3.             InvocationTargetException, NoSuchMethodException, IOException { 
4.         if (!files.isEmpty()) { 
5.             if (Build.VERSION.SDK_INT >= 19) { 
6.                 V19.install(loader, files, dexDir); 
7.             } else if (Build.VERSION.SDK_INT >= 14) { 
8.                 V14.install(loader, files, dexDir); 
9.             } else { 
10.                 V4.install(loader, files); 
11.             } 
12.         } 
13.     }  

因为在不同的SDK版本上，ClassLoader(更准确来说是DexClassLoader)加载dex文件的方式有所不同，所以这里做了V4/V14/V19的兼容(Magic Code)。

Build.VERSION.SDK_INT < 14

1. /** 
2.      * Installer for platform versions 4 to 13. 
3.      */ 
4.     private static final class V4 { 
5.         private static void install(ClassLoader loader, List<File> additionalClassPathEntries) 
6.                         throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, 
7.                         NoSuchFieldException, IOException { 
8.              
9.             int extraSize = additionalClassPathEntries.size(); 
10.             Field pathField = findField(loader, "path"); 
11.             StringBuilder path = new StringBuilder((String) pathField.get(loader)); 
12.             String[] extraPaths = new String[extraSize]; 
13.             File[] extraFiles = new File[extraSize]; 
14.             ZipFile[] extraZips = new ZipFile[extraSize]; 
15.             DexFile[] extraDexs = new DexFile[extraSize]; 
16.             for (ListIterator<File> iterator = additionalClassPathEntries.listIterator(); 
17.                     iterator.hasNext();) { 
18.                 File additionalEntry = iterator.next(); 
19.                 String entryPath = additionalEntry.getAbsolutePath(); 
20.                 path.append(':').append(entryPath); 
21.                 int index = iterator.previousIndex(); 
22.                 extraPaths[index] = entryPath; 
23.                 extraFiles[index] = additionalEntry; 
24.                 extraZips[index] = new ZipFile(additionalEntry); 
25.                 extraDexs[index] = DexFile.loadDex(entryPath, entryPath + ".dex", 0); 
26.             } 
27.              
28.             // 这个版本是最简单的。 
29.             // 只需要创建DexFile对象后，使用反射的方法分别扩展ClassLoader实例的以下字段即可。 
30.             pathField.set(loader, path.toString()); 
31.             expandFieldArray(loader, "mPaths", extraPaths); 
32.             expandFieldArray(loader, "mFiles", extraFiles); 
33.             expandFieldArray(loader, "mZips", extraZips); 
34.             expandFieldArray(loader, "mDexs", extraDexs); 
35.         } 
36.     }  

14 <= Build.VERSION.SDK_INT < 19

1. /** 
2.      * Installer for platform versions 14, 15, 16, 17 and 18. 
3.      */ 
4.     private static final class V14 { 
5.         private static void install(ClassLoader loader, List<File> additionalClassPathEntries, 
6.                 File optimizedDirectory) 
7.                         throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, 
8.                         NoSuchFieldException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException { 
9.              
10.             // 扩展ClassLoader实例的"pathList"字段。 
11.             Field pathListField = findField(loader, "pathList"); 
12.             Object dexPathList = pathListField.get(loader); 
13.             expandFieldArray(dexPathList, "dexElements", makeDexElements(dexPathList, 
14.                     new ArrayList<File>(additionalClassPathEntries), optimizedDirectory)); 
15.         } 
16.        
17.         private static Object[] makeDexElements( 
18.                 Object dexPathList, ArrayList<File> files, File optimizedDirectory) 
19.                         throws IllegalAccessException, InvocationTargetException, 
20.                         NoSuchMethodException { 
21.             Method makeDexElements = 
22.                     findMethod(dexPathList, "makeDexElements", ArrayList.class, File.class); 
23.             return (Object[]) makeDexElements.invoke(dexPathList, files, optimizedDirectory); 
24.         } 
25.     }  

从API14开始，DexClassLoader会使用一个DexpDexPathList类来封装DexFile数组。

1. final class DexPathList { 
2.     private static final String DEX_SUFFIX = ".dex"; 
3.     private static final String JAR_SUFFIX = ".jar"; 
4.     private static final String ZIP_SUFFIX = ".zip"; 
5.     private static final String APK_SUFFIX = ".apk"; 
6.    
7.     private static Element[] makeDexElements(ArrayList<File> files, 
8.             File optimizedDirectory) { 
9.         ArrayList<Element> elements = new ArrayList<Element>(); 
10.         for (File file : files) { 
11.             ZipFile zip = null; 
12.             DexFile dex = null; 
13.             String name = file.getName(); 
14.             if (name.endsWith(DEX_SUFFIX)) { 
15.                 // Raw dex file (not inside a zip/jar). 
16.                 try { 
17.                     dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory); 
18.                 } catch (IOException ex) { 
19.                     System.logE("Unable to load dex file: " + file, ex); 
20.                 } 
21.             } else if (name.endsWith(APK_SUFFIX) || name.endsWith(JAR_SUFFIX) 
22.                     || name.endsWith(ZIP_SUFFIX)) { 
23.                 try { 
24.                     zip = new ZipFile(file); 
25.                 } catch (IOException ex) { 
26.                     System.logE("Unable to open zip file: " + file, ex); 
27.                 } 
28.                 try { 
29.                     dex = loadDexFile(file, optimizedDirectory); 
30.                 } catch (IOException ignored) { 
31.       
32.                 } 
33.             } else { 
34.                 System.logW("Unknown file type for: " + file); 
35.             } 
36.             if ((zip != null) || (dex != null)) { 
37.                 elements.add(new Element(file, zip, dex)); 
38.             } 
39.         } 
40.         return elements.toArray(new Element[elements.size()]); 
41.     } 
42.     
43.     private static DexFile loadDexFile(File file, File optimizedDirectory) 
44.             throws IOException { 
45.         if (optimizedDirectory == null) { 
46.             return new DexFile(file); 
47.         } else { 
48.             String optimizedPath = optimizedPathFor(file, optimizedDirectory); 
49.             return DexFile.loadDex(file.getPath(), optimizedPath, 0); 
50.         } 
51.     } 
52. }  

通过调用DexPathList#makeDexElements方法，可以加载我们上面解压得到的dex文件，从代码也可以看出，DexPathList#makeDexElements其实也是通过调用DexFile#loadDex来加载dex文件并创建DexFile对象的。V14中，通过反射调用DexPathList#makeDexElements方法加载我们需要的dex文件，在把加载得到的数组扩展到ClassLoader实例的"pathList"字段，从而完成dex文件的安装。

从DexPathList的代码中我们也可以看出，ClassLoader是支持直接加载.dex/.zip/.jar/.apk的dex文件包的(我记得以前在哪篇日志中好像提到过类似的问题…)。

19 <= Build.VERSION.SDK_INT

1. /** 
2.     * Installer for platform versions 19. 
3.     */ 
4.    private static final class V19 { 
5.        private static void install(ClassLoader loader, List<File> additionalClassPathEntries, 
6.                File optimizedDirectory) 
7.                        throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException, 
8.                        NoSuchFieldException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException { 
9.           
10.            Field pathListField = findField(loader, "pathList"); 
11.            Object dexPathList = pathListField.get(loader); 
12.            ArrayList<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>(); 
13.            expandFieldArray(dexPathList, "dexElements", makeDexElements(dexPathList, 
14.                    new ArrayList<File>(additionalClassPathEntries), optimizedDirectory, 
15.                    suppressedExceptions)); 
16.                     
17.            if (suppressedExceptions.size() > 0) { 
18.                for (IOException e : suppressedExceptions) { 
19.                    Log.w(TAG, "Exception in makeDexElement", e); 
20.                } 
21.                Field suppressedExceptionsField = 
22.                        findField(dexPathList, "dexElementsSuppressedExceptions"); 
23.                IOException[] dexElementsSuppressedExceptions = 
24.                        (IOException[]) suppressedExceptionsField.get(dexPathList); 
25.                if (dexElementsSuppressedExceptions == null) { 
26.                    dexElementsSuppressedExceptions = 
27.                            suppressedExceptions.toArray( 
28.                                    new IOException[suppressedExceptions.size()]); 
29.                } else { 
30.                    IOException[] combined = 
31.                            new IOException[suppressedExceptions.size() + 
32.                                            dexElementsSuppressedExceptions.length]; 
33.                    suppressedExceptions.toArray(combined); 
34.                    System.arraycopy(dexElementsSuppressedExceptions, 0, combined, 
35.                            suppressedExceptions.size(), dexElementsSuppressedExceptions.length); 
36.                    dexElementsSuppressedExceptions = combined; 
37.                } 
38.                suppressedExceptionsField.set(dexPathList, dexElementsSuppressedExceptions); 
39.            } 
40.        } 
41.     
42.        private static Object[] makeDexElements( 
43.                Object dexPathList, ArrayList<File> files, File optimizedDirectory, 
44.                ArrayList<IOException> suppressedExceptions) 
45.                        throws IllegalAccessException, InvocationTargetException, 
46.                        NoSuchMethodException { 
47.            Method makeDexElements = 
48.                    findMethod(dexPathList, "makeDexElements", ArrayList.class, File.class, 
49.                            ArrayList.class); 
50.            return (Object[]) makeDexElements.invoke(dexPathList, files, optimizedDirectory, 
51.                    suppressedExceptions); 
52.        } 
53.    }  

V19与V14差别不大，只不过DexPathList#makeDexElements方法多了一个ArrayList<IOException>参数，如果在执行DexPathList#makeDexElements方法的过程中出现异常，后面使用反射的方式把这些异常记录进DexPathList的dexElementsSuppressedExceptions字段里面。

无论是V4/V14还是V19，在创建DexFile对象的时候，都需要通过DexFile的Native方法openDexFile来打开dex文件，其具体细节暂不讨论(涉及到dex的文件结构，很烦，有兴趣请阅读dalvik_system_DexFile.cpp)，这个过程的主要目的是给当前的dex文件做Optimize优化处理并生成相同文件名的odex文件，App实际加载类的时候，都是通过odex文件进行的。因为每个设备对odex格式的要求都不一样，所以这个优化的操作只能放在安装Apk的时候处理，主dex的优化我们已经在安装apk的时候搞定了，其余的dex就是在MultiDex#installSecondaryDexes里面优化的，而后者也是MultiDex过程中，另外一个耗时比较多的操作。(在MultiDex中，提取出来的dex文件被压缩成.zip文件，又优化后的odex文件则被保存为.dex文件。)

到这里，MultiDex的工作流程就结束了。怎么样，是不是觉得和以前谈到动态加载技术(插件化)的时候说的很像?没错，谁叫它们的核心都是dex文件呢。Java老师第一节课就说“类就是编程”，搞定类你就能搞定整个世界啊!

优化方案

MultiDex有个比较蛋疼的问题，就是会产生明显的卡顿现象，通过上面的分析，我们知道具体的卡顿产生在解压dex文件以及优化dex两个步骤。不过好在，在Application#attachBaseContext(Context)中，UI线程的阻塞是不会引发ANR的，只不过这段长时间的卡顿(白屏)还是会影响用户体验。

目前，优化方案能想到的有两种。

PreMultiDex方案

大致思路是，在安装一个新的apk的时候，先在Worker线程里做好MultiDex的解压和Optimize工作，安装apk并启动后，直接使用之前Optimize产生的odex文件，这样就可以避免第一次启动时候的Optimize工作。

安装dex的时候，核心是创建DexFile对象并使用其Native方法对dex文件进行opt处理，同时生产一个与dex文件(.zip)同名的已经opt过的dex文件(.dex)。如果安装dex的时候，这个opt过的dex文件已经存在，则跳过这个过程，这会节省许多耗时。所以优化的思路就是，下载Apk完成的时候，预先解压dex文件，并预先触发安装dex文件以生产opt过的dex文件。这样覆盖安装Apk并启动的时候，如果MultiDex能命中解压好的dex和odex文件，则能避开耗时最大的两个操作。

不过这个方案的缺点也是明显的，第一次安装的apk没有作用，而且事先需要使用内置的apk更新功能把新版本的apk文件下载下来后，才能做PreMultiDex工作。

异步MultiDex方案

这种方案也是目前比较流行的Dex手动分包方案，启动App的时候，先显示一个简单的Splash闪屏界面，然后启动Worker线程执行MultiDex#install(Context)工作，就可以避免UI线程阻塞。不过要确保启动以及启动MultiDex#install(Context)所需要的类都在主dex里面(手动分包)，而且需要处理好进程同步问题。

作者：Kaede

来源：51CTO