走近 Android 运行时： DVM VS ART

原文作者： Ankit Sinhal

原文地址：Closer Look At Android Runtime: DVM vs ART

译者： sunluyao

dalvik_vs_art

在学习 Android Runtime（运行时）之前，我们需要了解什么是运行时环境并且了解一些基本知识，例如 JVM（Java虚拟机）和 Dalvik VM（Dalvik虚拟机）的功能。

什么是 runtime（运行时）？

简而言之，它就是一个系统，它关心的是将你使用高级语言（比如Java）编写的代码转化为 CPU/处理器可以理解的机器代码。

运行时包含当你的程序运行时的软件说明，即使它们基本上不是软件的一部分。

CPU 或者更普遍的我们的电脑仅仅只理解机器语言（二进制代码）。所以为了使之可以在 CPU 上运行，代码必须被转化为机器代码，这是通过解释器来实现的。

下面是几个解释器：

1. Assemblers(汇编器)

它直接将汇编代码解释成机器代码，所以它的速度非常快。

2. Compilers（编译器）

它先将代码转换成汇编代码，然后使用汇编器再转换成二进制代码。使用这种编译很慢但是执行很快。但是使用编译器最大的问题是最后的机器代码是依赖于平台的。换句话说，运行在一台机器上的代码可能无法再另一台机器是运行。

3. Interpreters（解释器）

在执行的时候解释代码。由于解释发生在运行时，所以执行很慢。

JAVA 代码是如何执行的？

为了保持代码的平台独立性，JAVA 发明了 JVM（Java虚拟机）。它特别为每一个平台开发了 JVM，这就意味着 JVM 是依赖于平台的。Java 编译器将.java文件转化为.class文件，被称为字节码。JVM 会将字节码转为机器代码。

这比解释器要快，但是比 C++ 编译器慢。

Android 代码是如何执行的？

在 Android 中，Java 类被转化为 DEX 字节码，DEX 字节码通过 ART 或者 Dalvik 运行时转为了原生机器码。这里的 DEX 字节码是独立于设备架构的。

Dalvik 是一个基于 JIT（即时）的编译引擎。使用 Dalvik 是有缺点的，因此从 Android4.4（kitkat）开始引入了 ART 作为运行时，从 Android5.0（Lollopop）开始就完全替代了 Dalvik。Android7.0 增加了一个即时型编译器，给 Android 运行时（ART）提供了代码分析，提升了 Android app运行时的表现。

KEY POINT : Dalvik 使用 JIT(即时)编译，而 ART 使用 AOT(提前）编译。

下图说明了 Dalvik虚拟机和 Java虚拟机的区别：

JVM VS DVM

即时（JIT）

通过 Dalvik 即时编译器，每次app运行的时候，它动态的将一部分 Dalvik 字节码 解释为机器码。随着执行过程的进行，更多的字节码被编译和缓存。因此 JIT 只编译了一部分代码，它具有更小的内存占用和更少的设备物理空间占用。

提前（AOT）

ART 使用的是提前型编译器。在app的安装时期，它静态的将 DEX 字节码转化为机器码并存储在设备存储空间中。这是发生在安装过程中的一次性事件。由于不需要 JIT 编译，代码执行的更快了。

由于 ART 直接本地执行机器码，它不会像 Dalvik 一样频繁的访问 Cpu，更少的 Cpu 使用也降低了电量消耗。

dalvik_vs_art

ART 和 Dalvik 使用同样的字节码输入。一个使用 ART 编译的程序需要额外的时间在应用安装时进行编译，并且占据更大的空间来存储编译后的代码。

为什么 Android 使用虚拟机？

Android使用虚拟机作为运行时环境是为了运行 APK 文件，下面列举了好处：

• 应用的代码和核心系统是隔离的。所以即使一些代码包含恶意代码，也不会影响到系统文件。这是的 Android操作系统更加坚固可靠。

• 它提供了交叉兼容性和平台独立性。这就意味着即使一个app在 PC 上进行编译，也可以在使用虚拟机的手机平台上运行。

ART 的好处

• Apps 运行的更快，因为 DEX 字节码的解释在安装过程中已经完成。

• 减少了应用的启动时间，因为本地代码可以直接执行。

• 节省电量消耗，不需要再去一行一行的解释字节码。

• 增强了垃圾回收。

• 增强了开发者工具。

ART 的坏处

• App 的安装消耗更多时间，因为需要在安装过程中进行 DEX 字节码的转化。

• 由于安装过程中生成的本地机器码是存储在内部空间的，所以需要更多的存储空间。

结论

ART 是为了在低内存设备上通过执行 DEX 文件（一种特别为安卓设计的优化过的，内存占用最小的字节码形式）可以运行多个虚拟机。关于 Dalvik 和 ART 的更多细节可以参照 official Android document。

green.png

有任何疑问，欢迎加群讨论：261386924