Android 架构演进


  • 为什么从Dalvik虚拟机演变成ART运行环境
  • HIDL 的浅浅理解

为什么从Dalvik虚拟机演变成ART运行环境

1、Dalvik虚拟机
Android应用程序是运行在Dalvik虚拟机里面的,并且每一个应用程序对应有一个单独的Dalvik虚拟机实例。
Android应用程序中的Dalvik虚拟机实例实际上是从Zygote进程的地址空间拷贝而来的,这样就可以加快Android应用程序的启动速度。
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。

Dalvik虚拟机与Java虚拟机共享有差不多的特性,例如,它们都是解释执行,并且支持即时编译(JIT)、垃圾收集(GC)、Java本地方法调用(JNI)和Java远程调试协议(JDWP)等,差别在于两者执行的指令集是不一样的

Dalvik虚拟机运行的是dex文件,适合内存和处理器速度有限的系统,其生成过程也是现将java文件转化成class文件再转化成dex文件。贴上和java虚拟机的区别:


image.png

由于是针对Android设备设计,dalvik虚拟机在CPU性能和内存方面进行了优化

  • 一般而言,执行同样的功能, Java虚拟机需要更多的指令(主要是load和store指令),而Dalvik虚拟机需要更多的指令空间
  • 需要更多指令意味着要多占用CPU时间,而需要更多指令空间意味着指令缓冲(i-cache)更易失效
  • Dalvik虚拟机使用dex(Dalvik Executable)格式的类文件,而Java虚拟机使用class格式的类文件
  • 一个dex文件可以包含若干个类,而一个class文件只包括一个类
    由于一个dex文件可以包含若干个类,因此它可以将各个类中重复的字符串只保存一次,从而节省了空间,适合在内存有限的移动设备使用

2、ART虚拟机
ART 及其前身 Dalvik 最初是专为 Android 项目打造的。作为运行时的 ART 可执行 Dalvik 可执行文件并遵循 Dex 字节码规范。
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(Android Runtime)是Android 4.4发布的,用来替换Dalvik虚拟,Android 4.4默认采用的还是DVM,系统会提供一个选项来开启ART。在Android 5.0时,默认采用ART,DVM从此退出历史舞台。

ART优化了哪些方面:

运行性能——尤其冷启动性能大大提高
DVM中的应用每次运行时,字节码都需要通过即时编译器(JIT,just in time)转换为机器码(一次完整运行过程中只翻译一次),这会使得应用的运行效率降低。而在ART中,系统在安装应用时会进行一次预编译(AOT,ahead of time),将字节码预先编译成.oat机器码并存储在本地,这样应用每次运行时就不需要执行编译了,运行效率也大大提升。
ART 还具有比 Dalvik 更严格的安装时验证。ART 使用设备自带的 dex2oat 工具来编译应用。该实用工具接受 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。

提升GC效率
垃圾回收 (GC) 可能有损于应用性能,从而导致显示不稳定、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:

  • 只有一次(而非两次)GC 暂停
  • 在 GC 保持暂停状态期间并行处理
  • 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
  • 压缩 GC 以减少后台内存使用和碎片

开发和调试方面的优化
支持采样分析器,一直以来TraceView这样的跟踪工具在方法调用时产生的开销会影响应用性能,ART支持没有这样的限制的分析器
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。例如,您可以:

  • 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。

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](http://developer.android.google.cn/reference/java/lang/ClassCastException.html?hl=zh_cn)[java.lang.ClassNotFoundException](http://developer.android.google.cn/reference/java/lang/ClassNotFoundException.html?hl=zh_cn)[java.lang.NullPointerException](http://developer.android.google.cn/reference/java/lang/NullPointerException.html?hl=zh_cn) 的更多异常详细信息

ART的弊端
由于在APK安装的时候要生成可运行.oat文件APP安装速度慢,APK占用空间大


HIDL的浅浅理解

HAL是分离上层framework和底层linux实现的一层架构,为上层提供稳定的接口,抽象化硬件的接口实现,通俗而言就是将控制硬件的动作放在硬件抽象层中。这样既能保证硬件厂商的知识产权,又能方便地移植平台,也方便了测试。
HAL接口定义语言(简称HIDL)适用于指定HAL和其用户之间的接口的一种接口描述语言(IDL)。
HIDL旨在用于进程间通信(IPC)。进程之间的通信经过Binder化。HAL都以独立的service存在,每一个HAL模块都是一个独立的binder server进程,Android framework想用调用HAL的接口就必须作为binder的client来调用。
在 Android 8.0 及更高版本中,较低级别的层已重新编写以采用更加模块化的新架构。运行 Android 8.0 或更高版本的设备必须支持使用 HIDL 语言编写的 HAL。

你可能感兴趣的:(Android 架构演进)