JVM、DVM以及ART虚拟机简介

1.什么是JVM

JVM本质上就是一个软件，是计算机硬件的一层软件抽象，在这之上才能够运行Java程序，JVM运行在操作系统上，屏蔽了底层实现的差异，JVM的作用是把平台无关的.class里面的字节码翻译成平台相关的机器码，来实现跨平台。

2.什么是DVM

DVM就是Dalvik Virtual Machine，是安卓中使用的虚拟机，所有安卓程序都运行在安卓系统进程里，每个进程对应着一个Dalvik虚拟机实例。他们都提供了对象生命周期管理、堆栈管理、线程管理、安全和异常管理以及垃圾回收等重要功能，各自拥有一套完整的指令系统。

3.JVM和DVM区别

（1）DVM之所以不是JVM主要原因是DVM并没有遵守JVM规范来实现。
（2）基于架构不同：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。
（3）执行字节码不同，并且Dalvik可执行文件体积更小，JAVA虚拟机运行的是JAVA字节码，Dalvik虚拟机运行的是Dalvik字节码，Dalvik字节码由JAVA字节码转换而来，并被打包到一个DEX（Dalvik Executable）可执行文件中，.dex文件将所有APK中的.class里边所包含的信息全部整合在一起，DVM通过解释DEX文件来执行这些字节码，class文件中包含多个不同的方法签名，如果A类文件引用B类文件中的方法，方法签名也会被复制到A类文件中，也就是说，多个不同的类会同时包含相同的方法签名，同样地，大量的字符串常量在多个类文件中也被重复使用，这些冗余信息会直接增加文件的体积，而JVM在把描述类的数据从class文件加载到内存时，需要对数据进行校验、转换解析和初始化，最终才形成可以被虚拟机直接使用的JAVA类型，因为大量的冗余信息，会严重影响虚拟机解析文件的效率。SDK中有个dx工具负责将JAVA字节码转换为Dalvik字节码，dx工具对JAVA类文件重新排列，将所有JAVA类文件中的常量池分解，消除其中的冗余信息，重新组合形成一个常量池，所有的类文件共享同一个常量池，使得相同的字符串、常量在DEX文件中只出现一次，从而减小了文件的体积。 两者最大区别就是DVM的消除了更过冗余信息，体积更小，更适合移动设备。
（4）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。
（5）DVM有共享机制：DVM拥有预加载共享机制，不用应用运行时可以共享相同的类，拥有更高的效率，而JVM机制不存在这种共享机制，不同的程序，打包以后都是彼此独立的，即使使用了相同的类，运行时也是单独加载和运行的，无法进行共享；
（6）DVM运行时堆使用标记清除算法进行GC，这样就会导致内存碎片问题，影响移动设备的性能，JVM可能会采用标记清除、复制、标记整理、分代收集等多种垃圾收集算法进行GC；

4.什么是ART虚拟机

ART虚拟机是Android4.4发布的，用来替换DVM虚拟机，在Android5.0以后的版本默认采用ART虚拟机，DVM从此退出历史舞台。

5.ART虚拟机和DVM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，但是以后每次每次打开应用，执行的都是本地机器码。移除了运行时的解释执行都可以直接运行，因此运行效率会提高。Android7.0版本ART加入了即时编译器JIT，作为AOT的一个补充，在应用程序安装时并不会将字节码全部编译成机器码，在运行中将热点代码编译成机器码，从而缩短应用程序的安装时间并节省存储空间。
（2）DVM是为32位CPU设计，而ART支持64位并兼容32位CPU。
（3）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"。
（4）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。
（5）DVM运行时堆采用标记清除算法进行GC，这就会导致内存碎片问题影响移动设备性能，内存碎片问题详细内容请参考移动App性能呢评测与优化，ART虚拟机引入MarkSweep+SemiSpace垃圾收集器，会对内存碎片进行整理，这样就不会有内存碎片问题。

参考资料

Android开发——JVM、Dalvik以及ART的区别
JAVA虚拟机、Dalvik虚拟机和ART虚拟机简要对比
《深入理解Java虚拟机》
《Android进阶解密》