一、dex
本質上java文件編譯后都是字節碼ByteCode,不管是傳統的JVM,還是Google Dalvik DVM。只是這兩種虛擬機環境下ByteCode有所差異,最直觀的是在JVM運行的是.class文件,而DVM是.dex文件,DVM專門對移動操作系統(尤其是Android)的特性進行了優化,并且DVM的設計是基于寄存器的。
二、JIT
Android2.2的時候引入了JIT(JUST-IN-TIME)技術,JIT技術準確來講應該是JIT Compiler,那JIT之前是怎么一回事?最早的時候,java是由解釋器(Interpreter),將每個java指令轉譯為對等的微處理器指令,并根據轉譯后的指令先后次序依序執行,一個java指令可能對應十幾或者幾十個對等微處理指令,運行的時候還要先解釋,在硬件條件差的情況下,執行速度是可想而知有多慢的。為了解決這個問題,JIT就來了,當java執行runtime環境時,每遇到一個class,JIT就會對這個類進行編譯,生成相當精簡的二進制碼,花費少許的編譯時間來換取后續的執行速率,這個效率提高還是比較大的,但這并沒有達到頂尖的效能,因為某些java文件是極少執行的,編譯它們的時間有可能遠遠長于轉譯器轉譯執行的時間,整體下來,花費的時間并沒有減少。基于JIT的經驗,又出來了動態編譯器(dynamic compiler),動態預判哪些需要compile哪些需要轉譯,所以動態編譯器是既包含了轉譯器&編譯器的。
三、什么是Dalvik?
Dalvik是Google公司自己設計用于Android平臺的Java虛擬機。它可以支持已轉換為.dex(即Dalvik Executable)格式的Java應用程序的運行,.dex格式是專為Dalvik應用設計的一種壓縮格式,適合內存和處理器速度有限的系統。Dalvik經過優化,允許在有限的內存中同時運行多個虛擬機的實例,并且每一個Dalvik應用作為獨立的Linux進程執行。獨立的進程可以防止在虛擬機崩潰的時候所有程序都被關閉。
四、什么是ART?
ART代表Android Runtime,Dalvik是依靠一個Just-In-Time(JIT)編譯器去解釋字節碼,運行時編譯后的應用代碼都需要通過一個解釋器在用戶的設備上運行,這一機制并不高效,但讓應用能更容易在不同硬件和架構上運行。
ART則完全改變了這種做法,在應用安裝的時候就預編譯字節碼到機器語言,這一機制叫Ahead-Of-Time(AOT)預編譯。在移除解釋代碼這一過程后,應用程序執行將更有效率,啟動更快。
五、Dalvik與JVM的區別
- Dalvik指令集是基于寄存器的架構,執行特有的文件格式——dex字節碼(適合內存和處理器速度有限的系統)。而JVM是基于棧的。相對于基于棧的JVM而言,基于寄存器的Dalvik VM實現雖然犧牲了一些平臺無關性,但是它在代碼的執行效率上要更勝一籌。
- 每一個Android 的App是獨立跑在一個VM中的。因此一個App crash只會影響到自身的VM,不會影響到其他。Dalvik經過優化,允許在有限的內存中同時運行多個虛擬機的實例,并且每一個 Dalvik應用作為一個獨立的Linux進程執行。
六、Dalvik與ART的區別
- 在Dalvik下,應用每次運行都需要通過即時編譯器(JIT)將字節碼轉換為機器碼,即每次都要編譯加運行,這雖然會使安裝過程比較快,但是會拖慢應用的運行效率。而在ART 環境中,應用在第一次安裝的時候,字節碼就會預編譯(AOT)成機器碼,這樣的話,雖然設備和應用的首次啟動(安裝慢了)會變慢,但是以后每次啟動執行的時候,都可以直接運行,因此運行效率會提高。
- ART占用空間比Dalvik大(原生代碼占用的存儲空間更大,字節碼變為機器碼之后,可能會增加10%-20%),這也是著名的“空間換時間大法"。
- 預編譯也可以明顯改善電池續航,因為應用程序每次運行時不用重復編譯了,從而減少了 CPU 的使用頻率,降低了能耗。