前言

雖然Android程序是使用Java語(yǔ)言開發(fā)的，當(dāng)然，現(xiàn)在也可以使用kotlin語(yǔ)言。但是實(shí)際上我們開發(fā)出來的Android程序并不能運(yùn)行在JVM上，而是只能運(yùn)行在一個(gè)類似JVM的Android虛擬機(jī)上。Android虛擬機(jī)有兩種，分別是Dalvik虛擬機(jī)和ART虛擬機(jī)。

Dalvik 虛擬機(jī)

Dalvik虛擬機(jī)是Google自己設(shè)計(jì)的用于Android平臺(tái)的虛擬機(jī)，它曾經(jīng)是Android平臺(tái)的核心組成部分之一。它負(fù)責(zé)加載dex/odex文件并解析成機(jī)器碼然后執(zhí)行。Dalvik虛擬機(jī)并沒有遵循《Java虛擬機(jī)規(guī)范》,因此不能算是Java虛擬機(jī)。但是它與Java卻又有聯(lián)系，它執(zhí)行的DEX文件是通過Class文件轉(zhuǎn)化而來。我們也可以認(rèn)為它是為了能在安卓設(shè)備運(yùn)行而對(duì)JVM進(jìn)行優(yōu)化的產(chǎn)物。

Dalvik誕生消亡史

• Android 1.0，使用Dalvik作為Android虛擬機(jī)運(yùn)行環(huán)境。
• Android 2.2，Google在Andriod虛擬機(jī)中加入了JIT編譯器（Just-In-Time Compiler）。
• Android 4.4，Google帶來了全新的虛擬機(jī)運(yùn)行環(huán)境ART，此時(shí)ART和Dalvik是共存的，用戶可以在兩者之間進(jìn)行選擇。
• Android 5.0，ART全面取代了Dalvik成為了Android虛擬機(jī)運(yùn)行環(huán)境，至此Dalvik退出歷史舞臺(tái)。

Dalvik 特點(diǎn) （與JVM的區(qū)別）

• Dalvik虛擬機(jī)運(yùn)行的是Dalvik字節(jié)碼，Dalvik字節(jié)碼由Java字節(jié)碼轉(zhuǎn)換而來，并被打包到一個(gè)dex文件中。而JVM運(yùn)行的是class文件或jar文件。
• 加載速度快，dex相比于Jar文件會(huì)把所有包含的信息整合在一起，減少了冗余信息。這樣就減少I/O操作，提高類的查找速度。
• Dalvik虛擬機(jī)是基于寄存器，而JVM是基于棧（操作數(shù)棧）。雖然基于寄存器執(zhí)行效率好，但是可移植性差，難跨平臺(tái)。
• Dalvik虛擬機(jī)允許在有限的內(nèi)存中同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程，每一個(gè)應(yīng)用都運(yùn)行在一個(gè)Dalvik虛擬機(jī)實(shí)例中，擁有獨(dú)立的進(jìn)程空間。
• Dalvik虛擬機(jī)有共享機(jī)制，不同應(yīng)用之間在運(yùn)行時(shí)可以共享相同的類，擁有更高的效率。

什么是JIT（Just-In-Time Compiler）

早期沒有JIT的時(shí)候，虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)，會(huì)通過解釋器來解釋字節(jié)碼并將其翻譯為機(jī)器碼，逐條讀入，逐條翻譯，最后再執(zhí)行，這樣就比較慢，效率不高。針對(duì)上面這個(gè)問題，引進(jìn)了JIT（即時(shí)編譯器）技術(shù)。它是一種優(yōu)化手段。

JIT技術(shù)簡(jiǎn)單來說就是將解釋過的機(jī)器碼緩存起來，下次再執(zhí)行時(shí)到這個(gè)方法的時(shí)候，則直接從緩存里面取出機(jī)器碼來執(zhí)行。減少了讀取字節(jié)碼和翻譯字節(jié)碼的操作。以此來提高效率。JIT技術(shù)的引入使得Dalvik的性能提升了3~6倍

不過要注意的是并不是所有執(zhí)行過的代碼對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼都會(huì)被緩存起來。而是只有被認(rèn)定為熱點(diǎn)代碼（Hot Spot Code） 的代碼才會(huì)。這里所指的熱點(diǎn)代碼主要有兩類，包括：

• 被多次調(diào)用的方法
• 被多次執(zhí)行的循環(huán)體（雖然只是循環(huán)體被多次執(zhí)行，但仍是將整個(gè)方法的機(jī)器碼緩存起來）

JIT技術(shù)雖好，但是也是有缺點(diǎn)的：

• 每次重新啟動(dòng)引用都需要重新編譯
• 運(yùn)行時(shí)比較耗電

什么是dex

dex是二進(jìn)制文件，用于在Android虛擬機(jī)上執(zhí)行。是通過把所有的class文件進(jìn)行合并優(yōu)化得到的。dex文件去除了class文件中的冗余信息（比如重復(fù)字符串），并且結(jié)構(gòu)更加緊湊，因此在dex解析階段可以減少I/O操作，提高類查找速度。

它與.jar文件不同，.jar文件像是一個(gè)文件夾，里面的.class是單獨(dú)的文件，各個(gè)class信息里面會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的信息。而dex文件，則將所有的.class里面的信息整合在一起，去除掉里面的重復(fù)數(shù)據(jù)。

什么是odex

odex是從apk提取出dex文件并通過優(yōu)化后得到的產(chǎn)物，它被保存到data/dalvik-cache目錄下。原apk文件中的classes.dex可以保留也可以刪除，甚至有時(shí)候會(huì)留下殘缺的dex文件。

系統(tǒng)在首次啟動(dòng)時(shí)，需要對(duì)預(yù)置的apk進(jìn)行安裝，此時(shí)需要將dex從apk文件中解壓出來放到data/app文件夾中。

• 在Dalvik虛擬機(jī)中，會(huì)通過dexopt來對(duì)dex進(jìn)行優(yōu)化，生成odex文件，并將其保存到手機(jī)的VM緩存文件夾data/dalvik-cache下（注意，這邊生成的odex文件后綴依然是dex ）。它是一個(gè)dey文件，里面仍然還是字節(jié)碼。
• 在ART虛擬機(jī)上，同樣會(huì)在首次進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)候使用dexopt工具來對(duì)dex進(jìn)行優(yōu)化，不過此時(shí)的優(yōu)化是將dex字節(jié)碼翻譯成本地機(jī)器碼。并保存在data/dalvik-cache下。

一般情況下，在Android系統(tǒng)進(jìn)行編譯的時(shí)候，預(yù)處理提取Odex文件的話，將會(huì)大大優(yōu)化系統(tǒng)首次啟動(dòng)時(shí)間。

ART 虛擬機(jī)

ART虛擬機(jī)在Android 5.0開始替換Dalvik虛擬機(jī)。其處理應(yīng)用程序執(zhí)行的方式不同于Dalvik虛擬機(jī)，它不使用JIT而是使用了AOT（Ahead-Of-Time），也就是提前編譯技術(shù)。并且對(duì)垃圾收集器也進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，當(dāng)然也還包括了其他的優(yōu)化。

什么是AOT（Ahead-Of-Time

AOT也就是提前編譯技術(shù)。簡(jiǎn)單來說就是提前將字節(jié)碼轉(zhuǎn)換成本地機(jī)器碼，然后存儲(chǔ)在本地磁盤上，運(yùn)行時(shí)可以直接執(zhí)行，避免了Dalvik時(shí)期的應(yīng)用運(yùn)行時(shí)再來解釋字節(jié)碼。運(yùn)行時(shí)效率大大提高。

在Android 7.0 之前，Android系統(tǒng)安裝應(yīng)用的時(shí)候，會(huì)進(jìn)行一次預(yù)編譯，將字節(jié)碼預(yù)先編譯成本地機(jī)器碼，生成.oat文件，并存儲(chǔ)在本地磁盤上，也就是AOT技術(shù)。這樣在應(yīng)用每次運(yùn)行時(shí)就不需要重新編譯，可以直接使用編譯好本地機(jī)器碼，運(yùn)行效率大大提升。但是這也使得安裝應(yīng)用的時(shí)間大大增加，

于是在Android7.0，又重新引進(jìn)了JIT技術(shù)，形成JIT/AOT混合編譯模式，這種混合編譯的特點(diǎn)是：

• 應(yīng)用在安裝的時(shí)候，不進(jìn)行AOT預(yù)編譯。
• 應(yīng)用運(yùn)行時(shí)這直接通過解釋器翻譯字節(jié)碼為機(jī)器碼然后執(zhí)行。并同時(shí)記錄熱點(diǎn)代碼信息到profile文件中。
• 手機(jī)進(jìn)入空閑或充電狀態(tài)的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)掃描APP目錄下的profile文件，并通過AOT對(duì)熱點(diǎn)代碼進(jìn)行編譯。
• 下一次啟動(dòng)時(shí)，會(huì)根據(jù)profile文件來運(yùn)行已編譯好的機(jī)器碼，避免在運(yùn)行時(shí)對(duì)已經(jīng)變過的方法又進(jìn)行了JIT編譯。
• 應(yīng)用運(yùn)行期間會(huì)持續(xù)對(duì)熱點(diǎn)代碼進(jìn)行記錄，以方便在空閑或充電時(shí)進(jìn)行AOT，以此循環(huán)。

使用了JIT來對(duì)AOT進(jìn)行補(bǔ)充，可以提升運(yùn)行時(shí)性能，節(jié)省存儲(chǔ)空間，加快應(yīng)用運(yùn)行速度。 具體可以查看google官方文檔：實(shí)現(xiàn) ART 即時(shí) (JIT) 編譯器

ART垃圾收集器優(yōu)化

• 只有一次GC暫停（Dalvik需要兩次）
• 并發(fā)復(fù)制，可減少后臺(tái)內(nèi)存使用和碎片
• GC暫停的時(shí)間不受堆大小影響
• 在清理最近分配的短時(shí)對(duì)象這種特殊情況中，回收器的總GC時(shí)間更短
• 優(yōu)化了垃圾回收的工效，能夠更加及時(shí)地進(jìn)行并行垃圾回收，這使得GC_FOR_ALLOC事件在典型用例中極為罕見

ART時(shí)間線

• Android 4.4 ，ART和Dalvik是共存的，用戶可以在兩者之間進(jìn)行選擇。
• Android 5.0，正式取代Dalvik虛擬機(jī)成為Android虛擬機(jī)運(yùn)行環(huán)境，Dalvik退出歷史舞臺(tái)，AOT取代JIT。
• Android 7.0，JIT回歸，采用JIT和AOP混合編譯模式。
• ART持續(xù)更新優(yōu)化

Dalvik VM 和 ART VM 有什么區(qū)別

• ART早期使用AOT技術(shù)，后期使用AOT+JIT混合，而Dalvik使用JIT
• ART支持64位CPU并兼容32位CPU,而Dalvik只支持32位CPU
• ART對(duì)垃圾收集器進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化，提高了吞吐量。

以上就是Android虛擬機(jī)Dalvik和ART科普及使用的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Android虛擬機(jī)Dalvik ART的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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