[Android] DEX

출처

ChatGPT

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Dex(Dalvik Executable)은 Androidd 애플리케이션을 위한 실행 파일 포맷이다. Android에서는 Java 코드를 컴파일한 후Dalvik 가상 머진(DVM) 또는 그 후속인 Android Runtime(ART)에서 실행되도록 DEX 포맷을 변환한다. 이 포맷은 Android 시스템의 고유한 요구사항에 최적화되어 있으며, 리소스 효율적인 실행을 목표로 한다. DEX는 Android 애플리케이션의 작동을 이해하고 최적화하는 데 있어 중요한 요소이다.

 

DEX의 주요 개념과 특징

1. Dalvik 가상 머신(DVM)

• Android는 Java 가상 머신(JVM)이 아닌 Dalvik 가상 머신(DVM)을 사용한다. Dalvik은 Android에서 앱을 실행하기 위해 특별히 설계된 경량의 가상 머신이다.
• DVM은 .dex 파일을 실행하며, 각 앱은 독립적으로 실해애되어 메모리와 프로세스를 공유한다.

 

2. DEX 포맷

단일 DEX 파일

일반적인 Android 애플리케이션은 컴파일 시 모든 클래스 파일을 단일 .dex 파일로 병합한다. 이는 여러 Java .class 파일이 단일 DEX 파일로 컴파일된다는 의미이다.

 

멀티-DEX 지원

큰 애플리케이션의 경우, DEX 파일의 크기가 Android의 제한을 초과할 수 있다. 이를 해결하기 위해 Android는 여러 개의 DEX 파일을 지원하며, 이를 통해 큰 규모의 애플리케이션을 효과적으로 관리할 수 있다.

 

3. 효율성

메모리 사용

DEX 포맷은 메모리 사용량을 줄이기 위해 설계되었다. 공유 메모리 사용과 중복 제거를 통해 시스템 리소스를 최적화한다.

 

빠른 실행

Dalvik 및 ART는 실행 시간에 최적화를 통해 애플리케이션의 부하를 줄이고, 빠른 실행을 가능하게 한다.

 

4. DEX 파일 생성 과정

Java 소스 코드

애플리케이션의 Java 소스 코드 파일(.java)

 

바이트코드

Java 컴파일러(javac)를 사용하여 .java 파일을 바이트코드(.class 파일)로 변환.

 

DEX 변환

Android SDK의 'dx' 도구를 사용해 여러 .class 파일을 하나의 DEX 파일(.dex) 파일로 변환

 

APK 패키징

.dex 파일은 Android 패키지(.apk)로 번들링되며, 리소스 파일과 매니페스트 등과 함께 Android 디바이스에 설치될 수 있다.

 

5. ART(Android Runtime)

• ART는 Android 5.0(Lollipop)부터 도입된 새로운 런타임 환경으로, Dalvik의 후속이다.
• Ahead-Of-Time(AOT) 컴파일 : ART는 앱 설치 시 코드를 미리 컴파일해, 앱 실행 시점의 성능을 크게 향상시킨다. Dalvik이 실행 시간에 JIT(Just-In-Time) 컴파일을 사용하는 것과는 대조적이다.
• ART는 여전히 DEX 파일을 사용하며, DEX 파일을 기반으로 최적화된 네이티브 코드를 생성한다.

 

6. 멀티-DEX 문제 해결 및 멀티-DEX 설정

• Android 애플리케이션의 크기가 커질수록 DEX 파일이 커지게 되고, 단일 DEX 파일의 한계를 넘을 수 있다. 이를 해결하기 위해 멀티-DEX가 사용된다.
• 멀티-DEX 설정 방법 : Android 프로젝트에서 'build.gradle' 파일에 'multiDexEnabled true'를 추가하여 멀티-DEX를 활성화한다.

android {
    defaultConfig {
        ...
        multiDexEnabled true
    }
}

 

DEX 파일의 장점과 단점

장점

1. 최적화된 메모리 사용

DEX 파일은 메모리 효율성을 고려하여 설계되었다. 메모리 사용을 최소화하고 시스템 리소스를 효율적으로 관리한다.

 

2. 빠른 애플리케이션 실행

ART 및 Dalvik VM의 최적화를 통해 DEX 파일은 빠른 실행 시간을 제공한다. 이는 특히 모바일 화경에서 중요한 성능요소이다.

 

3.멀티-DEX 지원

애플리케이션 크기가 커지더라도 멀티-DEX를 통해 문제를 해결할 수 있으며, 확장 가능한 애플리케이션 개발을 지원한다.

 

4. 플랫폼 호환성

DEX 포맷은 Android 플랫폼에서 표준화된 실행 포맷으로, 다양한 디바이스에서 호환성을 보장한다.

 

단점

1. 복잡한 디버깅

DEX 파일은 자바 소스 코드와 다르게 변환된 바이트코드 포맷이기 때문에, 디버깅 문제 해결이 복잡할 수 있다.

2. 컴파일 시간 증가

DEX 변환 및 멀티-DEX 관리로 인해 컴파일 시간이 증가할 수 있다. 이는 대규모 애플리케이션의 빌드 시간에 영향을 미친다.

3. 디스크 공간 사용

멀티-DEX를 사용할 경우, 여러 개의 DEX 파일로 인해 디스크 공간 사용이 증가할 수 있다.

 

DEX 파일 관련 주요 도구와 라이브러리

1.ProGuard

코드 난독화 도구로, DEX 파일을 최적화하고 크기를 줄이는 데 사용된다. ProGuard는 코드의 가독성을 낮춰 보안을 향상시키며, DEX 파일의 크기를 줄여 애플리케이션 성능을 향상시킨다.

 

2. R8

ProGuard의 후속 도구로, 더 나은 최적화와 난독화 기능을 제공한다. Google에서 개발한 R8은 DEX 파일의 크기 최적화와 성능 개선을 목표로 하며, 더 빠른 빌드 시간을 제공한다.

 

3. DexGuard

ProGuard의 상용 버전으로, 추가적인 보안 기능과 최적화를 제공한다. DexGuard는 고급 난독화와 보안 기능을 통해  DEX 파일을 보호하며, 애플리케이션의 보안 수준을 높인다.

 

4. Multidex Library

Android의 멀티 DEX 지원을 위한 라이브러리로, 애플리케이션이 여러 DEX 파일을 사용할 수 있도록 지원한다. 이를 통해 대규모 애플리케이션에서의 멀티-DEX 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.

dependencies {
    implementation 'androidx.multidex:multidex:2.0.1'
}

 

DEX 최적화 및 문제 해결

1. DEX 최적화

코드 난독화 및 최적화

ProGuard 또는 R8을 사용해 불필요한 코드 제거 및 최적화

 

멀티-DEX 사용 시 주의사항

멀티-DEX를 사용할 때 초기 DEX 파일 로딩 시간이 증가할 수 있으므로, 앱 초기화 시간을 최적화해야 한다.

 

2. DEX 문제 해결

64K 메서드 제한

단일 DEX 파일에는 65,536개 이상의 메서드를 포함할 수 없다는 제한이 있다. 이를 해결하기 위해 멀티-DEX를 사용하거나 불필요한 라이브러리를 제거해 메서드 수를 줄이는 최적화를 수행해야 한다.

 

빌드 성능 향상

빌드 시간을 줄이기 위해 R8을 사용해 최적화하고, 멀티-DEX 로더를 적절하게 구성해 성능을 향상시킨다.

 

결론

DEX 파일은 Android 애플리케이션 개발에서 핵심적인 역할을 하며, Android의 특화된 요구사항에 맞춰 최적화된 실행 환경을 제공한다. DEX 포맷은 Android 앱의 성능과 메모리 사용을 최적화하는 데 중요한 요소이며, ProGuard 및 R8 등의 도구를 통해 최적화 및 보안을 강화할 수 있다. 멀티-DEX 지원을 통해 대규모 애플리케이션의 확장성을 보장하며, 다양한 Android 디바이스에서의 호환성을 제공한다. DEX 파일의 이해와 최적화는 Android 개발자가 보다 효율적이고 성능이 뛰어난 애플리케이션을 개발하는 데 기여한다.