Android 虚拟机—Dalvik&ART

Dalvik 虚拟机与ART 虚拟机

Dalvik是什么？

Dalvik 是实现了 JVM 规范的虚拟机，内部默认使用的 CMS 垃圾回收器。但是与 JVM 不一样的是 JMM 运行的 .class 字节码，而 Dalvik 运行的 dex 文件。dex 全称 Dalvik Executable Format ，是一种专门为 Dalvik 设计的一种压缩格式，dex 是由很多 class 压缩后的文件。并且 JVM 是基于栈结构的，而 DVM 是基于寄存器的，因此 DVM 更适合内存和处理器速度有限的系统。

ART是什么？

全称为 Android Runtime ，是 Android 4.4 引入的一个开发者选项，在 Android 5.0 之后默认使用的是 ART 虚拟机。ART 是可以兼容运行 Dex 字节码，在应用安装的时候 Ahead-Of-Time(AOT) 预编译字节码到机器语言，应用程序安装会变慢，但是执行将更有效率，启动更快。

Dalvik 与 ART 的区别

• 预编译

在Dalvik下，应用运行需要解释执行，运行效率低。为了提高执行效率，常用热点代码通过即时编译器（JIT）将字节码转换为机器码，避免重复解析执行。而在ART 环境中，应用在安装时，字节码预编译（AOT）成机器码，安装慢了，但运行效率会提高。

• 回收算法

Dalvik 固定一种回收算法CMS，这种算法的缺点是CMS回收器采用的基础算法是Mark-Sweep，CMS不会整理、压缩堆空间，这样就会有一个问题：经过CMS收集的堆会产生空间碎片。而 ART 回收算法可在运行期间选择，并且 ART 具备内存整理能力，减少内存空洞。

• 占用空间

ART占用空间比Dalvik大（字节码变为机器码）， “空间换时间"。

• 降低能耗

预编译也可以明显改善电池续航，因为应用程序每次运行时不用重复编译了，从而减少了 CPU 的使用频率，降低了能耗

dexopt与dexaot

dexopt

在Dalvik中虚拟机在加载一个dex文件时，对 dex 文件 进行 验证 和 优化的操作，其对 dex 文件的优化结果变成了 odex(Optimized dex) 文件，这个文件和 dex 文件很像，只是使用了一些优化操作码。

在 BaseDexClassLoader 中的构造函数的中 optimizedDirectory 存放的就是经过 dexopt 之后的 odex 文件。

public BaseDexClassLoader(String dexPath, File optimizedDirectory, String librarySearchPath, ClassLoader parent) {
    ...
}

dexaot

在安装时对 dex 文件执行dexopt(Optimized Dex)优化之后得到 odex，再将odex进行 AOT 提前编译操作，编译为OAT（实际上是ELF文件）可执行文件（机器码）。（相比做过ODEX优化，未做过优化的DEX转换成OAT要花费更长的时间）

Dex 到 OAT 的过程

dexopt与dexaot图解.png

参考

• https://source.android.google.cn/devices/tech/dalvik/

本文是笔者学习之后的总结，方便日后查看学习，有任何不对的地方请指正。

记录于 2019年4月16号