Android ART 和dalvik
文章目录
- Dalvik
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- Dalvik和标准Java虚拟机(JVM)首要差别
- Dalvik的缺点
- ART
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- AOT（预编译）
- 从Dalvik迁移到Art
- ART垃圾回收方面的优化
- 开发和调试方面的优化
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- 1 支持采样分析器
- 2 支持更多调试功能
- 3 优化了异常和崩溃报告中的诊断详细信息
Dalvik
Dalvik是Google公司自己设计用于Android平台的虚拟机。Dalvik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（即Dalvik Executable）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 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。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。
而这个.dex文件则是由Java字节码通过Android的dx工具生成的文件。
Dalvik和标准Java虚拟机(JVM)首要差别
Dalvik 基于寄存器，而 JVM 基于栈。
基于寄存器的虚拟机对于编译后变大的程序来说，在它们执行的时候，花费的时间更短。
Dalvik的缺点
Dalvik虚拟机会在APP打开时去运行.dex文件，而这个是实时的，也就是JIT特性(Just In Time)。但这也会导致在启动APP时，会先将.dex文件转换成机器码，导致了APP启动慢的问题。
ART
ART是Android Runtime，在Android5.0开始使用ART虚拟机来替代Dalvik虚拟机。
AOT（预编译）
ART (ahead of time)引入了预先编译机制，可提高应用的性能。
这个机制可以在安装APK的时候将dex直接处理成可直接供ART虚拟机使用的机器码，ART虚拟机将.dex文件转换成可直接运行的.oat文件。ART虚拟机天生支持多dex，所以ART虚拟机可以很大提升APP的冷启动速度。
在安装时，ART 使用设备自带的 dex2oat 工具来编译应用。这工具接受 DEX 文件作为输入，并为目标设备生成经过编译的应用可执行文件。该工具可以顺利编译所有有效的 DEX 文件。但是，一些后处理工具会生成无效文件，Dalvik 可以接受这些文件，但 ART 无法编译这些文件。
从Dalvik迁移到Art
以下来自官方：
“ART 和 Dalvik 是运行 Dex 字节码的兼容运行时，因此针对 Dalvik 开发的应用也能在 ART
环境中运作。不过，Dalvik 采用的一些技术并不适用于 ART。”
” ART 的 JNI 比 Dalvik 的 JNI 更为严格一些。使用 CheckJNI 模式来捕获常见问题是一种特别实用的方法。如果您的应用使用 C/C++ 代码。“
在 Android Runtime (ART) 中验证应用行为
ART垃圾回收方面的优化
垃圾回收 (GC) 会耗费大量资源，这可能有损于应用性能，导致显示不稳定、界面响应速度缓慢以及其他问题。ART 通过以下几种方式对垃圾回收做了优化：
- 大多采用并发设计，具有一次 GC 暂停
- 并发复制，可减少后台内存使用和碎片
- GC 暂停的时间不受堆大小影响
- 在清理最近分配的短时对象这种特殊情况中，回收器的总 GC 时间更短
- 优化了垃圾回收的工效，能够更加及时地进行并行垃圾回收，这使得 GC_FOR_ALLOC 事件在典型用例中极为罕见
ART 还具有比 Dalvik 更严格的安装时验证。
开发和调试方面的优化
ART 提供了大量功能来优化应用开发和调试。
1 支持采样分析器
一直以来，开发者都使用 Traceview 工具（用于跟踪应用执行情况）作为分析器。虽然 Traceview 可提供有用的信息，但每次方法调用产生的开销会导致 Dalvik 分析结果出现偏差，而且使用该工具明显会影响运行时性能。
ART 添加了对没有这些限制的专用采样分析器的支持，因而可更准确地了解应用执行情况，而不会明显减慢速度。KitKat 版本为 Dalvik 的 Traceview 添加了采样支持。
2 支持更多调试功能
ART 支持许多新的调试选项，特别是与监控和垃圾回收相关的功能：
- 查看堆栈跟踪中保留了哪些锁，然后跳转到持有锁的线程。
- 询问指定类的当前活动的实例数、请求查看实例，以及查看使对象保持有效状态的参考。
- 过滤特定实例的事件（如断点）。
- 查看方法退出（使用“method-exit”事件）时返回的值。
- 设置字段观察点，以在访问和/或修改特定字段时暂停程序执行。
3 优化了异常和崩溃报告中的诊断详细信息
当发生运行时异常时，ART 会为您提供尽可能多的上下文和详细信息。ART 会提供 java.lang.ClassCastException、java.lang.ClassNotFoundException 和 java.lang.NullPointerException 的更多异常详细信息。（较高版本的 Dalvik 会提供 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 和 java.lang.ArrayStoreException 的更多异常详细信息，这些信息现在包括数组大小和越界偏移量；ART 也提供这类信息。）
例如，java.lang.NullPointerException 现在会显示有关应用尝试处理 null 指针时所执行操作的信息，例如应用尝试写入的字段或尝试调用的方法。一些典型示例如下：
java.lang.NullPointerException: Attempt to write to field 'int
android.accessibilityservice.AccessibilityServiceInfo.flags' on a null object
reference
java.lang.NullPointerException: Attempt to invoke virtual method
'java.lang.String java.lang.Object.toString()' on a null object reference
ART 还通过纳入 Java 和原生堆栈信息，在应用原生代码崩溃报告中提供更实用的上下文信息。
之前在写dalvik虚拟机机器写JNI代码的时候要是crash的话只能在logcat里面看到抛出的一个信号量，ART支持堆栈打印的话，那毫无疑问可以大大提高我们写native代码的效率了。
参考资料：
https://source.android.com/docs/core/runtime?hl=zh-cn
https://developer.android.com/guide/practices/verifying-apps-art.html?hl=zh-cn#GC_Migration
https://baike.baidu.com/item/Dalvik/1996430
https://juejin.cn/post/7078164422761381918