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现在市面上的Android手机大部分都是运行的是ART虚拟机了。还记得自己一部Android手机（HUWEIg520），Android4.1系统。那时候还是没有ART虚拟机的。作为Android开发者，我们应该对Android的发展历史有些了解为什么Android会经历这么多的变化。Android是先有JVM然后是Dalvik，接着是现在的ART虚拟机。那么他们之间有什么关系呢？

JVM就不用讲述了大家都有了解，不了解的参见JVM百度百科。

Dalvik是Google公司自己设计用于Android平台的虚拟机，是Google等厂商合作开发的Android移动设备平台的核心组成部分之一。它可以支持已转换为 .dex格式的Java应用程序的运行，.dex格式是专为Dalvik设计的一种压缩格式，适合内存和处理器速度有限的系统。

Dalvik和JVM的主要区别

首先通过介绍Dalvik的时候我们就知道Dalvik运行的是dex文件，而JVM运行的是class文件。

Dalvik VM是基于寄存器的架构，而JVM是栈机。所以Dalvik VM的好处是可以做到更好的提前优化（ahead-of-time optimization）。另外基于寄存器架构的VM执行起来更快，但是代价是更大的代码长度。
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基于寄存器架构的虚拟机有这么多的好处，为什么之前设计JAVA的程序员没有采用呢，而是采用现在基于栈的架构开发的呢？因为基于栈的虚拟机也有它的优点，它不对host平台的寄存器数量做假设，有利于移植到不懂的平台，这也符合的Java跨平台的特点。而Dalvik虚拟机则不关心这些，因为它本来就是为ARM这样的多寄存器平台设计的，另外Dalvik被移植到x86机器上，即使x86这种寄存器少的平台，寄存器架构的虚拟机也可以运行。
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一般来说,基于堆栈的机器必须使用指令才能从堆栈上的加载和操作数据,因此,相对基于寄存器的机器，它们需要更多的指令才能实现相同的性能。但是基于寄存器机器上的指令必须经过编码,因此,它们的指令往往更大。

public class Demo {
    public static void foo() {
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c = (a + b) * 5;
     } 
}

我们可以查看Demo.java在JVM中的class和Dalvik的dex字节码文件：
详见：使用dx将class转dex总结

从JVM到Dalivk再到ART（class,dex,odex,ELF）_第1张图片

bytecode

想要了解更多:基于栈的虚拟机 VS 基于寄存器的虚拟机

Dalvik在JVM上的优化

在编译时提前优化代码而不是等到运行时

虚拟机很小，使用的空间也小；被设计来满足可高效运行多种虚拟机实例。

常量池已被修改为只使用32位的索引，以简化解释器

标准Java字节码实行8位堆栈指令,Dalvik使用16位指令集直接作用于局部变量。局部变量通常来自4位的“虚拟寄存器”区。这样减少了Dalvik的指令计数，提高了翻译速度。

Dalivk进化之ART

2014年6月25日，Android L 正式亮相于召开的谷歌I/O大会，Android L 改动幅度较大，谷歌将直接删除Dalvik，代替它的是传闻已久的ART。

ART:即Android Runtime
ART 的机制与 Dalvik 不同。在Dalvik下，应用每次运行的时候，字节码都需要通过即时编译器（just in time ，JIT）转换为机器码，这会拖慢应用的运行效率，而在ART 环境中，应用在第一次安装的时候，字节码就会预先编译成机器码，使其成为真正的本地应用。这个过程叫做预编译（AOT,Ahead-Of-Time）。这样的话，应用的启动(首次)和执行都会变得更加快速。

ART的优缺点

优点:

系统性能的显著提升。

应用启动更快、运行更快、体验更流畅、触感反馈更及时。

更长的电池续航能力。

支持更低的硬件。

缺点：

机器码占用的存储空间更大，字节码变为机器码之后，可能会增加10%-20%（不过在应用包中，可执行的代码常常只是一部分。比如最新的 Google+ APK 是 28.3 MB，但是代码只有 6.9 MB。）

应用的安装时间会变长。

class、dex、odex、ELF相爱相杀

从执行文件上面进行分析的话，JVM对应class文件，Dalivk对应odex文件，而ART对应dex文件。

为了在JVM优化出一个Dalivk虚拟机，所以把JVM运行的class文件进行打包优化为dex文件，但其本质还是和class文件一样属于字节码文件。但是为了每次启动时都去掉从字节码到机器码的编译过程，Google又从Dalivk中优化出了ART，在其安装应用的时候将dex文件进行预处理生成可执行的oat文件。

JIT的引入

据说Android 2.2的虚拟机dalvik使用了JIT技术，使其运行速度快了5倍。dalvik解释并执行程序，JIT技术主要是对多次运行的代码进行编译，当再次调用时使用编译之后的机器码，而不是每次都解释，以节约时间。5倍是测试程序测出的值，并不是说程序运行速度也能达到5倍，这是因为测试程序有很多的重复调用和循环，而一般程序主要是顺序执行的，而且它是一边运行，一边编译，一开始的时候提速不多，所以真正运行程序速度提高不是特别明显。

每启动一个应用程序，都会相应地启动一个dalvik虚拟机，启动时会建立JIT线程，一直在后台运行。当某段代码被调用时，虚拟机会判断它是否需要编译成机器码，如果需要，就做一个标记，JIT线程不断判断此标记，如果发现被设定就把它编译成机器码，并将其机器码地址及相关信息放入entry table中，下次执行到此就跳到机器码段执行，而不再解释执行，从而提高速度。

Odex

因为apk实际为zip压缩包，虚拟机每次加载都需要从apk中读取classes.dex文件，这样会耗费很多的时间，而如果采用了odex方式优化的dex文件，他包含了加载dex必须的依赖库文件列表，只需要直接加载而不需要再去解析。

AOT(Ahead-of-time)

ART 推出了预先 (AOT) 编译，可提高应用的性能。ART 还具有比 Dalvik 更严格的安装时验证。在安装时，ART 使用设备自带的 dex2oat 工具来编译应用。该实用工具接受 DEX 文件作为输入，并针对目标设备生成已编译应用的可执行文件。之后打开App的时候，不需要额外的翻译工作，直接使用本地机器码运行，因此运行速度提高。

ELF文件

ELF(Executable and Linking Format)是一种对象文件的格式，用于定义不同类型的对象文件(Object files)中都放了什么东西、以及都以什么样的格式去放这些东西。它自最早在 System V 系统上出现后，被 xNIX 世界所广泛接受，作为缺省的二进制文件格式来使用。可以说，ELF是构成众多xNIX系统的基础之一。

文中部分内容摘自：
深入理解JVM-字节码执行引擎
Android 中的Dalvik和ART是什么，有啥区别？
知乎-Dalvik 虚拟机和 Sun JVM 在架构和执行方面有什么本质区别？
《Java虚拟机原理图解》4.JVM机器指令集

文章到这里就全部讲述完啦，若有其他需要交流的可以留言哦_！！

想阅读作者的更多文章，可以查看我个人博客和公共号：

从JVM到Dalivk再到ART（class,dex,odex,ELF）_第2张图片

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从JVM到Dalivk再到ART（class,dex,odex,ELF）