支援 16 KB 網頁大小

過去,Android 僅支援 4 KB 的記憶體頁面大小,可根據 Android 裝置的平均記憶體總量,最佳化系統記憶體效能。自 Android 15 起,Android 支援將頁面大小設為 16 KB (16 KB 裝置) 的裝置。

由於裝置製造商持續建構配備大量實體記憶體 (RAM) 的裝置,為提升裝置效能,許多這類裝置可能會以 16 KB (甚至更大) 頁面大小進行設定。新增對 16 KB 裝置的支援可讓應用程式在這類裝置上執行,讓應用程式從相關效能改善處獲得優勢。為協助您解決這個問題,我們提供瞭如何檢查應用程式是否受到影響、如何重新建構應用程式 (如適用) 的方法,以及如何使用模擬器和實體裝置在 16 KB 環境中測試應用程式的指引。

優點與效能提升

設定為 16 KB 頁面大小的裝置平均使用的記憶體平均會略高一些,但同時也能提升系統和應用程式的效能:

  • 系統處於記憶體壓力時,縮短應用程式啟動時間:平均降低 3.16%,針對部分我們測試的應用程式效能更顯著提升 (最高 30%),
  • 應用程式啟動時的耗電量降低:平均降低 4.56%
  • 相機啟動速度更快:熱啟動速度平均加快 4.48%,冷啟動速度平均加快 6.60%
  • 改善系統開機時間:平均可提高 1.5% (約 0.8 秒)

這些改善項目是以我們的初始測試結果為依據,因此實際裝置的結果可能會有所不同。我們會在持續測試的過程中,提供有關應用程式潛在收益的其他分析。

確認應用程式是否受到影響

如果您的應用程式使用任何原生程式碼,則應重建應用程式並支援 16 KB 裝置。如果您不確定應用程式是否使用原生程式碼,可以使用 APK 分析工具判斷是否有任何原生程式碼

如果應用程式只使用以 Java 程式設計語言或 Kotlin 編寫的程式碼 (包括所有程式庫或 SDK),則應用程式已支援 16 KB 裝置。不過,建議您在 16 KB 環境中測試應用程式,確認應用程式行為並未發生非預期的迴歸問題。

應用程式是否使用原生程式碼?

如果符合下列任一情況,您的應用程式就會使用原生程式碼:

  • 應用程式使用任何 C/C++ (原生) 程式碼。如果應用程式使用 Android NDK,則應用程式會使用原生程式碼。
  • 您的應用程式會連結任何使用這類程式庫的第三方原生程式庫或依附元件。
  • 您的應用程式是由第三方應用程式建構工具所建構,該工具在裝置上使用原生資料庫。

使用 APK 分析工具找出原生資料庫

APK 分析工具是一項可讓您評估所建立 APK 各項層面的工具。如要確認應用程式是否使用原生程式碼或程式庫,請按照下列步驟操作:

  1. 開啟 Android Studio,然後依序點選「File」>「Open」,然後選擇任意專案。
  2. 在選單列中,依序按一下「Build」>「Analyze APK...」

    Studio「Build」選單選項來啟動 APK 分析工具

  3. 選擇要分析的 APK。

  4. 查看 lib 資料夾,其中代管共用物件 (.so) 檔案 (如有)。如果有任何共用物件檔案,應用程式會使用原生程式碼。如果不存在共用物件檔案,或是沒有 lib 資料夾,應用程式就不會使用原生程式碼。

    APK 分析工具檢視畫面顯示共用的物件檔案

建構支援 16 KB 裝置的應用程式

如要支援 16 KB 裝置,使用原生程式碼的應用程式應完成下列各節所述的步驟。

更新共用資料庫的套件

建議您升級至 AGP 8.3 以上版本,並使用未壓縮的共用資料庫。

AGP 8.3 以上版本

16 KB 裝置需要含有未壓縮共用程式庫的應用程式,才能對齊 16 KB 對齊邊界。如要這麼做,您必須升級至 Android Gradle 外掛程式 (AGP) 8.3 以上版本。如要進一步瞭解升級程序,請參閱「Android Gradle 外掛程式升級小幫手」一節。

AGP 8.2 以下版本

如果無法將 AGP 升級至 8.3 以上版本,則可以選擇改用壓縮的共用程式庫。更新 Gradle 設定,讓 Gradle 在封裝應用程式時壓縮共用程式庫,以避免應用程式安裝問題與未對齊的共用程式庫有關。

Groovy

在您的 build.gradle 檔案中,新增以下選項:

android {
  ...
  packagingOptions {
      jniLibs {
        useLegacyPackaging true
      }
  }
}

Kotlin

在您的 build.gradle.kts 檔案中,新增以下選項:

android {
  ...
  packagingOptions {
      jniLibs {
        useLegacyPackaging = true
      }
  }
}

使用 16 KB ELF 對齊來編譯應用程式

16 KB 裝置需要共用程式庫的 ELF 區段,使用 16 KB ELF 對齊方式正確對齊,應用程式才能運作。

如要使用 16 KB ELF 對齊來編譯應用程式,請根據您使用的 Android NDK 版本,完成下列任一節中的步驟。

Android NDK r26 以下版本

如要支援使用 Android NDK r26 以下版本編譯符合 16 KB 的共用程式庫,您需要按照下列方式更新 ndk-buildcmake 設定:

ndk-build

更新 Android.mk 以啟用 16 KB ELF 對齊:

LOCAL_LDFLAGS += "-Wl,-z,max-page-size=16384"

CMake

更新 CMakeLists.txt 以啟用 16 KB ELF 對齊:

target_link_options(${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE "-Wl,-z,max-page-size=16384")

Android NDK r27 以上版本

如要支援使用 Android NDK r27 以上版本編譯符合 16 KB 的共用程式庫,您需要更新 ndk-buildbuild.gradlebuild.gradle.kts 或連結器旗標,如下所示:

ndk-build

Application.mk 中:

APP_SUPPORT_FLEXIBLE_PAGE_SIZES := true

Groovy

在您的 build.gradle 檔案中,設定 -DANDROID_SUPPORT_FLEXIBLE_PAGE_SIZES=ON 引數:

android {
  ...
  defaultConfig {
    ...
    // This block is different from the one you use to link Gradle
    // to your CMake or ndk-build script.
    externalNativeBuild {
      // For ndk-build, instead use the ndkBuild block.
      cmake {
        // Passes optional arguments to CMake.
        arguments "-DANDROID_SUPPORT_FLEXIBLE_PAGE_SIZES=ON"
      }
    }
  }
}

Kotlin

在您的 build.gradle.kts 檔案中,設定 -DANDROID_SUPPORT_FLEXIBLE_PAGE_SIZES=ON 引數:

android {
  ...
  defaultConfig {
    ...
    // This block is different from the one you use to link Gradle
    // to your CMake or ndk-build script.
    externalNativeBuild {
      // For ndk-build, instead use the ndkBuild block.
      cmake {
        // Passes optional arguments to CMake.
        arguments += listOf("-DANDROID_SUPPORT_FLEXIBLE_PAGE_SIZES=ON")
      }
    }
  }
}

其他建構系統

指定下列連結器標記:

-Wl,-z,max-page-size=16384

檢查是否有參照特定頁面大小的程式碼例項

即使應用程式對齊 16 KB,如果程式碼中的位置認為裝置使用了特定頁面大小,應用程式仍可能會發生錯誤。如要避免這種情況,請完成下列步驟:

  1. 移除參照 PAGE_SIZE 常數的所有硬式編碼依附元件,或假設裝置頁面大小為 4 KB (4096) 的程式碼邏輯中的例項。

    請改用 getpagesize()sysconf(_SC_PAGESIZE)

  2. 找出使用的 mmap() 和其他需要頁面對齊引數的 API,並視需要替換為替代方案。

在某些情況下,如果應用程式使用 PAGE_SIZE 做為便利值,而不受限於基礎頁面大小,則在 16 KB 模式下使用時,應用程式並不會因此中斷。不過,如果這個值是在沒有 MAP_FIXED 的情況下使用 mmap 傳遞至核心,核心仍會使用整個頁面,因此會浪費一些記憶體。因此,當 NDK r27 以上版本啟用 16 KB 模式時,就不會定義 PAGE_SIZE

如果應用程式以這種方式使用 PAGE_SIZE,而且從未將這個值直接傳遞至核心,請使用新名稱建立新變數來反映其用於其他用途,而不會反映實際的記憶體頁面。PAGE_SIZE

在 16 KB 環境中測試應用程式

建構支援 16 KB 裝置的應用程式後,建議您在 16 KB 環境中測試應用程式,看看應用程式是否會遇到任何迴歸問題。如要採用這種方式,請按照下列步驟進行:

  1. 設定 Android 15 SDK

  2. 設定下列其中一種測試環境:

  3. 啟動測試裝置,然後執行下列指令,確認裝置使用 16 KB 環境:

    adb shell getconf PAGE_SIZE
    

    這個指令應會傳回 16384 的值。

  4. 針對所有共用程式庫,請確認共用程式庫的 ELF 區段是使用 16 KB ELF 對齊來正確對齊。您可以利用這段指令碼協助完成此程序:

    #!/bin/bash
    
    # usage: alignment.sh path to search for *.so files
    
    dir="$1"
    
    RED="\e[31m"
    GREEN="\e[32m"
    ENDCOLOR="\e[0m"
    
    matches="$(find $dir -name "*.so" -type f)"
    IFS=$'\n'
    for match in $matches; do
      res="$(objdump -p ${match} | grep LOAD | awk '{ print $NF }' | head -1)"
      if [[ $res =~ "2**14" ]] || [[ $res =~ "2**16" ]]; then
        echo -e "${match}: ${GREEN}ALIGNED${ENDCOLOR} ($res)"
      else
        echo -e "${match}: ${RED}UNALIGNED${ENDCOLOR} ($res)"
      fi
    done
    
    1. 將指令碼儲存至檔案,例如 alignment.sh

    2. 擷取應用程式的 APK 檔案:

      unzip APK_NAME.apk -d /tmp/my_apk_out
      
    3. /tmp/my_apk_out 目錄中擷取出的檔案執行指令碼:

      alignment.sh /tmp/my_apk_out | grep "arm64-v8a"
      

      這個指令碼會為所有 arm64-v8a 共用資料庫輸出 ALIGNEDUNALIGNED

    4. 如有任何 arm64-v8a 共用資料庫為 UNALIGNED,您必須更新這些程式庫的套件,然後重新編譯應用程式,然後按照本節步驟重新測試。

  5. 執行下列 zipalign 指令,驗證應用程式是否對齊 16 KB,其中 APK_NAME 是應用程式的 APK 檔案名稱:

    zipalign -c -P 16 -v 4 APK_NAME.apk
    
  6. 徹底測試應用程式,並著重變更參照特定頁面大小的程式碼執行個體,並將重點放在可能影響的任何區域。

使用基於 16 KB 的 Android 15 系統映像檔設定 Android Emulator

如要使用 Android Emulator 設定 16 KB 環境,請按照下列步驟操作:

  1. 以 16 KB 為基礎的 Android 15 模擬器系統映像檔與 Android Studio Jellyfish | 2023.3.1 以上版本相容。不過,如要在使用 Android 15 Beta 版時獲得最佳體驗,請下載 Android Studio 最新的預先發布版

    請記住,系統支援同時安裝多個版本,因此您不必解除安裝現有的 Android Studio 版本。

  2. 在 Android Studio 中,按一下「Tools」(工具) >「SDK Manager」。

  3. 在「SDK Platforms」分頁中,勾選「Show Package Details」,然後展開「Android VanillaIceCream Preview」部分,或依據您要建立的虛擬裝置,選取下列其中一項模擬器系統映像檔 (或兩者皆選):

    • Google API 實驗性 16K 頁面大小 ARM 64 v8a 系統映像檔
    • Google API 實驗性 16k 頁面大小 Intel x86_64 Atom 系統映像檔

    使用 Android Studio 中的 SDK Manager,下載 16 KB 模擬器系統映像檔

  4. 依序點選「Apply」>「OK」,下載您選取的系統映像檔。

  5. 按照步驟設定適用於 Android 15 的虛擬裝置,然後在系統提示您選取系統映像檔時,選取您下載的 16 KB 系統映像檔。如果系統不建議自動執行這項操作,您可以在「Other Images」(其他映像檔) 分頁中找到 16 KB 的系統映像檔。

    前往「Other Images」分頁尋找 16 KB 模擬器映像檔