深度探索 Gradle 自动化构建技术（一、Gradle 核心配置篇）
前言
成为一名优秀的Android开发，需要一份完备的 知识体系（https://juejin.cn/post/6844904122492125198），在这里，让我们一起成长为自己所想的那样~。
一、重识 Gradle
工程构建工具从古老的 mk、make、cmake、qmake, 再到成熟的 ant、maven、ivy，最后到如今互联网时代的 sbt、gradle，经历了长久的历史演化与变迁。
Gradle 作为一款新生代的构建工具无疑是有它自身的巨大优势的，因此，掌握好 Gradle 构建工具的各种使用姿势与使用场景其重要性不言而喻。
此外，Gradle 已经成为 高级 Android 知识体系 必不可少的一部分。因此，掌握 Gradle，提升自身 自动化构建技术的深度， 能让我们更加地 如虎添翼。
1、Gradle 是什么？
1)、它是一款强大的构建工具，而不是语⾔。 2)、它使用了 Groovy 这个语言，创造了一种 DSL，但它本身不是语⾔。
2、为什么使用 Gradle?
主要基于如下 三点 原因：
1）、它是一款最新的，功能最强大的构建工具，使用它我们能做很多事情。 2）、使用程序替代传统的 XML 配置，使得项目构建更加灵活。 3）、丰富的第三方插件，可以让我们随心所欲地使用。
3、Gradle 的构建流程
通常来说，Gradle 一次完整的构建过程通常分成如下 三个部分：
初始化阶段：首先，在初始化阶段 Gradle 会决定哪些项目模块要参与构建，并且为每个项目模块创建一个与之对应的 Project 实例。 配置阶段：然后，配置工程中每个项目的模块，并执行包含其中的配置脚本。 任务执行：最后，执行每个参与构建过程的 Gradle task。
二、打包提速
掌握 Gradle 构建提速的技巧能够帮助我们节省大量的编译构建时间，并且，依赖模块越多且越大的项目节省出来的时间越多，因此是一件投入产出比相当大的事情。
1、升级最新的 Gradle 版本
将 Gradle 和 Android Gradle Plugin 的版本升至最新，所带来的的构建速度的提升效果是显而易见的，特别是当之前你所使用的版本很低的时候。
2、开启离线模式
打开 Android Studio 的离线模式后，所有的编译操作都会走本地缓存，毫无疑问，这将会极大地缩短编译时间。
3、配置 AS 的最大堆内存
在默认情况下， AS 的最大堆内存为 1960MB，我们可以选择 Help => Edit Custom VM Options，此时，会打开一个 studio.vmoptions 文件，我们将第二行的 -Xmx1960m 改为 -Xmx3g 即可将可用内存提升到 3GB。
4、删除不必要的 Moudle 或合并部分 Module
过多的 Moudle 会使项目中 Module 的依赖关系变得复杂，Gradle 在编译构建的时候会去检测各个 Module 之间的依赖关系，然后，它会花费大量的构建时间帮我们梳理这些 Module 之间的依赖关系，以避免 Module 之间相互引用而带来的各种问题。除了删除不必要的 Moudle 或合并部分 Module 的方式外，我们也可以将稳定的底层 Module 打包成 aar，上传到公司的本地 Maven 仓库，通过远程方式依赖。
5、删除Module中的无用文件
1）、如果我们不需要写单元测试代码，可以直接删除 test 目录。 2）、如果我们不需要写 UI 测试代码，也可以直接删除 androidTest 目录。 3）、此外，如果 Moudle 中只有纯代码，可以直接删除 res 目录。
6、去除项目中的无用资源
在 Android Studio 中提供了供了自动检测失效文件和删除的功能，即 Remove Unused Resource 功能，操作路径如下所示：
右键 => 选中 Refactor => 选中Remove Unused Resource => 直接点击REFACTOR
需要注意的是，这里不需要将 Delete unused @id declarations too 选中，如果你使用了 databinding 的话，可能会编译失败。
7、优化第三方库的使用
一般的优化步骤有如下 三步：
1）、使用更小的库去替换现有的同类型的三方库。
2）、使用 exclude 来排除三方库中某些不需要或者是重复的依赖。
例如，我在 Awesome-WanAndroid 项目中就使用到了这种技巧，在依赖 LeakCanary 时，发现它包含有 support 包，因此，我们可以使用 exclude 将它排除掉，代码如下所示：
debugImplementation (rootProject.ext.dependencies["leakcanary-android"]) {
exclude group: 'com.android.support'
}
releaseImplementation (rootProject.ext.dependencies["leakcanary-android-no-op"]) {
exclude group: 'com.android.support'
}
testImplementation (rootProject.ext.dependencies["leakcanary-android-no-op"]) {
exclude group: 'com.android.support'
}
3）、使用 debugImplementation 来依赖仅在 debug 期间才会使用的库，如一些线下的性能检测工具。如下是一个示例代码：
// 仅在debug包启用BlockCanary进行卡顿监控和提示的话，可以这么用
debugImplementation 'com.github.markzhai:blockcanary-android:1.5.0'
8、利用公司 Maven 仓库的本地缓存
当第一个开发引入了新库或者更新版本之后，公司的 Maven 仓库中就会缓存对应的库版本，通过这样的方式，其他开发同事就能够在项目构建时直接从公司的 Maven 仓库中拿到缓存。
9、Debug 构建时设置 minSdkVersion 为 21
这样，我们就可以避免因使用 MutliDex 而拖慢 build 速度。在主 Moudle 中的 build.gradle 中加入如下代码：
productFlavors {
speed {
minSdkVersion 21
}
}
同步项目之后，我们在Android Studio右侧的 Build Variants 中选中 speedDebug 选项即可，如下图所示：
需要注意的是，要注意我们当前项目的实际最低版本，比如它为 18，现在我们开启了 speedDebug，项目编写时就会以 21 为标准，此时，就 需要注意 18 ~ 21 之间的 API，例如我在布局中使用了 21 版本新出的 Material Design 的控件，此时就是没问题的，但实际我们需要对 21 版本以下的对应布局做相应的适配。
此外，我们也可以定义不同的 productFlavors，并且在 src 目录下新建对应的 flavor 名称标识的目录资源文件，以此实现在不同的渠道 APK 中采用不同的资源文件。
10、配置 gradle.properties
通用的配置项如下所示：
// 构建初始化需要执行许多任务，例如java虚拟机的启动，加载虚拟机环境，加载class文件等等，配置此项可以开启线程守护，并且仅仅第一次编译时会开启线程（Gradle 3.0版本以后默认支持）
org.gradle.daemon=true
// 配置编译时的虚拟机大小
org.gradle.jvmargs=-Xmx2048m -XX:MaxPermSize=512m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -Dfile.encoding=UTF-8
// 开启并行编译，相当使用了多线程，仅仅适用于模块化项目（存在多个 Library 库工程依赖主工程）
org.gradle.parallel=true
// 最大的优势在于帮助多 Moudle 的工程提速，在编译多个 Module 相互依赖的项目时，Gradle 会按需选择进行编译，即仅仅编译相关的 Module
org.gradle.configureondemand=true
// 开启构建缓存，Gradle 3.5新的缓存机制，可以缓存所有任务的输出，
// 不同于buildCache仅仅缓存dex的外部libs，它可以复用
// 任何时候的构建缓存，设置包括其它分支的构建缓存
org.gradle.caching=true
这里效果比较好一点的配置项就是 配置编译时的虚拟机大小 这项，我们来详细分析下其中参数的含义，如下所示：
-Xmx2048m：指定 JVM 最大允许分配的堆内存为 2048MB，它会采用按需分配的方式。 -XX:MaxPermSize=512m：指定 JVM 最大允许分配的非堆内存为 512MB，同上堆内存一样也是按需分配的。
11、配置 DexOptions
我们可以将 dexOptions 配置项中的 maxProcessCount 设定为 8，这样编译时并行的最大进程数数目就可以提升到 8 个。
12、使用 walle 提升打多渠道包的效率
walle 是 Android Signature V2 Scheme 签名下的新一代渠道包打包神器，它在 Apk 中的 APK Signature Block 区块添加了自定义的渠道信息以生成渠道包，因而提高了渠道包的生成效率。此外，它也可以作为单机工具来使用，也可以部署在 HTTP 服务器上来实时处理渠道包 Apk 的升级网络请求，有需要的同学可以参考美团的 walle。
13、设置应用支持的语言
如果应用没有做国际化，我们可以让应用仅仅支持 中文的资源配置，即将 resConfigs 设置为 "zh"。如下所示：
android {
defaultConfig {
resConfigs "zh"
}
}
14、使用增量编译
Gradle 的构建方式通常来说细分为以下 三种：
1）、Full Build：全量构建，即从0开始构建。 2）、Incremental build java change：增量构建Java改变，修改源代码后的构建，且之前构建过。 3）、Incremental build resource change：修改资源文件后的构建，且之前构建过。
在 Gradle 4.10 版本之后便默认使用了增量编译，它会测试自上次构建以来是否已更改任何 gradle task 任务输入或输出。如果还没有，Gradle 会将该任务认为是最新的，因此跳过执行其动作。由于 Gradle 可以将项目的依赖关系分析精确到类级别，因此，此时仅会重新编译受影响的类。如果在更老的版本需要启动增量编译，可以使用如下配置：
tasks.withType(JavaCompile) {
options.incremental = true
}
15、使用循环进行依赖优化（🔥）
在 Awesome-WanAndroid 项目的 app moudle 的 build.gradle 中，有将近几百行的依赖代码，如下所示：
dependencies {
implementation fileTree(include: ['*.jar'], dir: 'libs')
// 启动器
api files('libs/launchstarter-release-1.0.0.aar')
//base
implementation rootProject.ext.dependencies["appcompat-v7"]
implementation rootProject.ext.dependencies["cardview-v7"]
implementation rootProject.ext.dependencies["design"]
implementation rootProject.ext.dependencies["constraint-layout"]
annotationProcessor rootProject.ext.dependencies["glide_compiler"]
//canary
debugImplementation (rootProject.ext.dependencies["leakcanary-android"]) {
exclude group: 'com.android.support'
}
releaseImplementation (rootProject.ext.dependencies["leakcanary-android-no-op"]) {
exclude group: 'com.android.support'
}
testImplementation (rootProject.ext.dependencies["leakcanary-android-no-op"]) {
exclude group: 'com.android.support'
}
...
有没有一种好的方式不在 build.gradle 中写这么多的依赖配置？
有，就是 使用循环遍历依赖。答案似乎很简单，但是要想处理在依赖时遇到的所有情况，并不简单。下面，我直接给出相应的适配代码，大家可以直接使用。
首先，在 app 下的 build.gradle 的依赖配置如下所示：
// 处理所有的 aar 依赖
apiFileDependencies.each { k, v -> api files(v)}
// 处理所有的 xxximplementation 依赖
implementationDependencies.each { k, v -> implementation v }
debugImplementationDependencies.each { k, v -> debugImplementation v }
releaseImplementationDependencies.each { k, v -> releaseImplementation v }
androidTestImplementationDependencies.each { k, v -> androidTestImplementation v }
testImplementationDependencies.each { k, v -> testImplementation v }
debugApiDependencies.each { k, v -> debugApi v }
releaseApiDependencies.each { k, v -> releaseApi v }
compileOnlyDependencies.each { k, v -> compileOnly v }
// 处理 annotationProcessor 依赖
processors.each { k, v -> annotationProcessor v }
// 处理所有包含 exclude 的依赖
implementationExcludes.each { entry ->
implementation(entry.key) {
entry.value.each { childEntry ->
exclude(group: childEntry)
}
}
}
debugImplementationExcludes.each { entry ->
debugImplementation(entry.key) {
entry.value.each { childEntry ->
exclude(group: childEntry.key, module: childEntry.value)
}
}
}
releaseImplementationExcludes.each { entry ->
releaseImplementation(entry.key) {
entry.value.each { childEntry ->
exclude(group: childEntry.key, module: childEntry.value)
}
}
}
testImplementationExclude.each { entry ->
testImplementation(entry.key) {
entry.value.each { childEntry ->
exclude(group: childEntry.key, module: childEntry.value)
}
}
}
androidTestImplementationExcludes.each { entry ->
androidTestImplementation(entry.key) {
entry.value.each { childEntry ->
exclude(group: childEntry.key, module: childEntry.value)
}
}
}
然后，在 config.gradle 全局依赖管理文件中配置好对应名称的依赖数组即可。代码如下所示：
dependencies = [
// base
"appcompat-v7" : "com.android.support:appcompat-v7:${version["supportLibraryVersion"]}"，
...
]
annotationProcessor = [
"glide_compiler" : "com.github.bumptech.glide:compiler:${version["glideVersion"]}",
...
]
apiFileDependencies = [
"launchstarter" :"libs/launchstarter-release-1.0.0.aar"
]
debugImplementationDependencies = [
"MethodTraceMan" : "com.github.zhengcx:MethodTraceMan:1.0.7"
]
...
implementationExcludes = [
"com.android.support.test.espresso:espresso-idling-resource:3.0.2" : [
'com.android.support' : 'support-annotations'
]
]
...
具体的代码示例可以在 Awesome-WanAndroid 的 build.gradle 和 config.gradle 上进行查看。
三、Gradle 常用命令
1、Gradle 查询命令
1）、查看主要任务
./gradlew tasks
2）、查看所有任务，包括缓存任务等等
./gradlew tasks --all
2、Gradle 执行命令
1）、对某个module [moduleName] 的某个任务[TaskName] 运行
./gradlew :moduleName:taskName
3、Gradle 快速构建命令
Gradle 提供了一系列的快速构建命令来替代 IDE 的可视化构建操作，如我们最常用的 clean、build 等等。需要注意的是，build 命令会把 debug、release 环境的包都构建出来。
1）、查看构建版本
./gradlew -v
2）、清除 build 文件夹
./gradlew clean
3）、检查依赖并编译打包
./gradlew build
4）、编译并安装 debug 包
./gradlew installDebug
5）、编译并打印日志
./gradlew build --info
6）、编译并输出性能报告，性能报告一般在构建工程根目录 build/reports/profile 下
./gradlew build --profile
7）、调试模式构建并打印堆栈日志
./gradlew build --info --debug --stacktrace
8）、强制更新最新依赖，清除构建后再构建
./gradlew clean build --refresh-dependencies
9）、编译并打 Debug 包
./gradlew assembleDebug
# 简化版命令，取各个单词的首字母
./gradlew aD
10）、编译并打 Release 的包
./gradlew assembleRelease
# 简化版命令，取各个单词的首字母
./gradlew aR
4、Gradle 构建并安装命令
1）、Release 模式打包并安装
./gradlew installRelease
2）、卸载 Release 模式包
./gradlew uninstallRelease
3）、debug release 模式全部渠道打包
./gradlew assemble
5、Gradle 查看包依赖命令
1）、查看项目根目录下的依赖
./gradlew dependencies
2）、查看 app 模块下的依赖
./gradlew app:dependencies
3）、查看 app 模块下包含 implementation 关键字的依赖项目
./gradlew app:dependencies --configuration implementation
四、使用 Build Scan 诊断应用的构建过程
在了解 Build Scan 之前，我们需要先来一起学习下旧时代的 Gradle build 诊断工具 Profile report。
1、Profile report
通常情况下，我们一般会使用如下命令来生成一份本地的构建分析报告：
./gradlew assembleDebug --profile
这里，我们在 Awesome-WanAndroid App的根目录下运行这个命令，可以得到四块视图。下面，我们来了解下。
1）、Summary
Gradle 构建信息的概览界面，用于 查看 Total Build Time、初始化（包含 Startup、Settings and BuildSrc、Loading Projects 三部分）、配置、任务执行的时间。如下图所示：
2）、Configuaration
Gradle 配置各个工程所花费的时间，我们可以看到 All projects、app 模块以及其它模块单个的配置时间。如下图所示：
3）、Dependency Resolution
Gradle 在对各个 task 进行依赖关系解析时所花费的时间。如下图所示：
4）、Task Execution
Gradle 在执行各个 Gradle task 所花费的时间。如下图所示：
需要注意的是，Task Execution 的时间是所有 gradle task 执行时间的总和，实际上 多模块的任务是并行执行的。
2、Build Scan
Build Scan 是官方推出的用于诊断应用构建过程的性能检测工具，它能分析出导致应用构建速度慢的一些问题。在项目下使用如下命令即可开启 Build Scan 诊断：
./gradlew build --scan
如果你使用的是 Mac，使用上述命令时出现
zsh: permission denied: ./gradlew
可以加入下面的命给 gradlew 分配执行权限：
chmod +x gradlew
执行完 build --scan 命令之后，在命令的最后我们可以看到如下信息：
可以看到，在 Publishing build scan 点击下面的链接就可以跳转到 Build Scan 的诊断页面。
需要注意的是，如果你是第一次使用 Build Scan，首先需要使用自己的邮箱激活 Build Scan。如下图界面所示：
这里，我输入了我的邮箱 chao.qu521@gmail.com，点击 Go！之后，我们就可以登录我们的邮箱去确认授权即可。如下图所示：
直接点击 Discover your build 即可。
授权成功后，我们就可以看到 Build Scan 的诊断页面了。如下图所示：
可以看到，在界面的右边有一系列的功能 tab 可供我们选择查看，这里默认是 Summary 总览界面，我们的目的是要查看 应用的构建性能，所以点击右侧的 Performance tab 即可看到如下图所示的构建分析界面：
从上图可以看到，Performance 界面中除了 Build、Configuration、Dependency resolution、Task execution 这四项外，还有 Daemon、Network activity、Settings and suggestions。
在 Build 界面中，共有三个子项目，即 Total build time、Total garbage collection time、Peak heap memory usage，Total build time 里面的配置项前面我们已经分析过了，这里我们看看其余两项的含义，如下所示：
Total garbage collection time：总的垃圾回收时间。 Peak heap memory usage：最大堆内存使用。
对于 Peak heap memory usage 这一项来说，还有三个子项，其含义如下：
1）、PS Eden Space：Young Generation 的 Eden（伊甸园）物理内存区域。程序中生成的大部分新的对象都在 Eden 区中。 2）、PS Survivor Space：Young Generation 的 Eden 的 两个Survivor（幸存者）物理内存区域。当 Eden 区满时，还存活的对象将被复制到其中一个 Survivor 区，当此 Survivor 区满时，此区存活的对象又被复制到另一个 Survivor 区，当这个 Survivor 区也满时，会将其中存活的对象复制到年老代。 3）、PS Old Gen：Old Generation，一般情况下，年老代中的对象生命周期都比较长。
由于我们的目的是关注项目的 build 时间，所以，我们直接关注到 Task execution 这一项。如下图所示：
可以看到，Awesome-WanAndroid 项目中所有的 task 都是 Not cacheable 的。此时，我们往下滑动界面，可以看到所有 task 的构建时间。如下所示：
如果，我们想查看一个 tinyPicPluginSpeedRelease 这一个 task 的执行详细，可以点击 :app:tinyPicPluginSpeedRelease 这一项，然后，就会跳转到 Timeline 界面，显示出 tinyPicPluginSpeedRelease 相应的执行信息。如下图所示：
此外，这里我们点击弹出框右上方的第一个图标：Focus on task in timeline 即可看到该 task 在整个 Gradle build 时间线上的精确位置，如下图所示：
至此，我们可以看到 Build Scan 的功能要比 Profile report 强大不少，所以我强烈建议优先使用它进行 Gradle 构建时间的诊断与优化。
五、总结
Gradle 每次构建的运行时间会随着项目编译次数越来少，因此为了准确评估 Gradle 构建提速的优化效果，我们可以在优化前后分别执行以下命令进行对比分析，如下所示：
gradlew --profile --recompile-scripts --offline --rerun-tasks assembleDebug
参数含义如下：
profile：开启性能检测。 recompile-scripts：不使用缓存，直接重新编译脚本。 offline：启用离线编译模式。 return-task：运行所有 gradle task 并忽略所有优化。
此外，Facebook 的 Buck 以及 Google 的 Bazel 都是优秀的编译工具，那么他们为什么没有使用开源的构建工具呢，主要有如下 三点原因：
1)、统一编译工具：内部的所有项目都使用同一套构建工具，包括 Android、Java、iOS、Go、C++ 等。编译工具的统一优化会使所有项目受益。 2)、代码组织管理架构：Facebook 和 Google 的所有项目都放到同一个仓库里面，因此整个仓库非常庞大，并且，他们也不会使用 Git。目前 Google 使用的是Piper，Facebook 是基于HG修改的，也是一种基于分布式的文件系统。 3)、极致的性能追求：Buck 和 Bazel 的性能的确比 Gradle 更好，内部包含它们的各种编译优化。但是它们的定制型太强，而且对 Maven、JCenter 这样的外部依赖支持也不好。
但是，Buck 和 Bazel 编译构建工具内部的优化思路 还是很值得我们学习和参考的，有兴趣的同学可以去研究下。下一篇文章，我们将一起来学习 Gradle 中的必备基础 — groovy，这将会给我们后续的 Gradle 学习打下坚实的基础，敬请期待。
参考链接：
1、[Gradle Github 地址](https://github.com/gradle/gradle)
2、[Gradle配置最佳实践](https://juejin.im/post/582d606767f3560063320b21#heading-25)
3、[提升 50% 的编译速度！阿里零售通 App 工程提效实践](https://juejin.im/post/5be3daf3e51d457844614d0b)
4、[Gradle 提速：每天为你省下一杯喝咖啡的时间](https://juejin.im/post/5be105fde51d455bad089fed)
5、[[大餐]加快gradle构建速度](http://halohoop.com/2017/06/13/meals-speedup_gradle_build/)
6、[Gradle模块化配置：让你的gradle代码控制在100行以内](https://www.jianshu.com/p/8d52afc1057d)
7、[Gradle Android-build 常用命令参数及解释](https://www.jianshu.com/p/a03f4f6ae31d)
8、[Android打包提速实践](https://www.jianshu.com/p/e456a5ac8613)
9、[GRADLE构建最佳实践](http://www.figotan.org/2016/04/01/gradle-on-android-best-practise/)
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