Android系统Dalvik虚拟机是如何执行程序的？

安卓系统

Android系统的架构采用分层思想，这样的好处是减少各层之间的依赖性、便于独立分发、容易收敛问题和错误等优点。Android系统由Linux内核、库函数、Android运行时、应用程序框架以及应用程序组成。如下图所示Android系统结构，Dalvik虚拟机属于Android运行时环境，它与一些核心库共同承担Android应用程序的运行工作。

Android系统架构

Android系统启动加载完内核后，第一个执行的是init进程，init进程首先要做的是设备的初始化工作，然后读取init.rc文件并启动系统中的重要外部程序Zygote。Zygote进程是Android所有进程的孵化器进程，它启动后会首先初始化Dalvik虚拟机，然后启动system_server并进入Zygote模式，通过socket等候命令。当执行一个Android应用程序时，system_server进程通过socket方式发送命令给Zygote，Zygote收到命令后通过fork自身创建一个Dalvik虚拟机的实例来执行应用程序的入口函数，这样一个程序就启动完成了。整个流程如下图所示：

Android系统Dalvik虚拟机启动流程

Zygote提供了三种创建进程的方法：
fork()，创建一个Zygote进程；

forkAndSpecialize()，创建一个非Zygote进程；
forkSystemServer()，创建一个系统服务进程；

其中，Zygote进程可以再fork()出其他进程，非Zygote进程则不能fork其他进程，而系统服务进程在终止后它的子进程也必须终止。

当进程fork成功后，执行的工作就交给了Dalvik虚拟机。Dalvik虚拟机首先通过loadClassFromDex()函数完成类的装载工作，每个类被成功解析后都会拥有一个ClassObject类型的数据结构存储在运行时环境中，虚拟机使用gDvm.loadedClassed全局哈希表来存储与查询所有装载进来的类，随后字节码验证器使用dvmVerifyCodeFlow()函数对装入的代码进行校验，接着虚拟机调用FindClass()函数查找并装载main方法类，随后调用dvmInterpret()函数初始化解释器并执行字节码流。如下图所示：

Dalvik虚拟机执行字节码