Android之JVM、Dalvik及ART介绍

一、dex

本质上java文件编译后都是字节码ByteCode，不管是传统的JVM，还是Google Dalvik DVM。只是这两种虚拟机环境下ByteCode有所差异，最直观的是在JVM运行的是.class文件，而DVM是.dex文件，DVM专门对移动操作系统(尤其是Android)的特性进行了优化，并且DVM的设计是基于寄存器的。

二、JIT

Android2.2的时候引入了JIT(JUST-IN-TIME)技术，JIT技术准确来讲应该是JIT Compiler,那JIT之前是怎么一回事？最早的时候，java是由解释器(Interpreter),将每个java指令转译为对等的微处理器指令，并根据转译后的指令先后次序依序执行，一个java指令可能对应十几或者几十个对等微处理指令，运行的时候还要先解释，在硬件条件差的情况下，执行速度是可想而知有多慢的。为了解决这个问题，JIT就来了，当java执行runtime环境时，每遇到一个class，JIT就会对这个类进行编译，生成相当精简的二进制码，花费少许的编译时间来换取后续的执行速率，这个效率提高还是比较大的，但这并没有达到顶尖的效能，因为某些java文件是极少执行的，编译它们的时间有可能远远长于转译器转译执行的时间，整体下来，花费的时间并没有减少。基于JIT的经验，又出来了动态编译器(dynamic compiler),动态预判哪些需要compile哪些需要转译，所以动态编译器是既包含了转译器&编译器的。

三、什么是Dalvik？

Dalvik是Google公司自己设计用于Android平台的Java虚拟机。它可以支持已转换为.dex(即Dalvik Executable)格式的Java应用程序的运行，.dex格式是专为Dalvik应用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经过优化，允许在有限的内存中同时运行多个虚拟机的实例，并且每一个Dalvik应用作为独立的Linux进程执行。独立的进程可以防止在虚拟机崩溃的时候所有程序都被关闭。

四、什么是ART？

ART代表Android Runtime，Dalvik是依靠一个Just-In-Time(JIT)编译器去解释字节码，运行时编译后的应用代码都需要通过一个解释器在用户的设备上运行，这一机制并不高效，但让应用能更容易在不同硬件和架构上运行。
ART则完全改变了这种做法，在应用安装的时候就预编译字节码到机器语言，这一机制叫Ahead-Of-Time(AOT)预编译。在移除解释代码这一过程后，应用程序执行将更有效率，启动更快。

五、Dalvik与JVM的区别

1. Dalvik指令集是基于寄存器的架构，执行特有的文件格式——dex字节码（适合内存和处理器速度有限的系统）。而JVM是基于栈的。相对于基于栈的JVM而言，基于寄存器的Dalvik VM实现虽然牺牲了一些平台无关性，但是它在代码的执行效率上要更胜一筹。
2. 每一个Android 的App是独立跑在一个VM中的。因此一个App crash只会影响到自身的VM，不会影响到其他。Dalvik经过优化，允许在有限的内存中同时运行多个虚拟机的实例，并且每一个 Dalvik应用作为一个独立的Linux进程执行。

六、Dalvik与ART的区别

1. 在Dalvik下，应用每次运行都需要通过即时编译器（JIT）将字节码转换为机器码，即每次都要编译加运行，这虽然会使安装过程比较快，但是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，字节码就会预编译（AOT）成机器码，这样的话，虽然设备和应用的首次启动（安装慢了）会变慢，但是以后每次启动执行的时候，都可以直接运行，因此运行效率会提高。
2. ART占用空间比Dalvik大（原生代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%），这也是著名的“空间换时间大法"。
3. 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。