某学姐

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Android学习笔记——虚拟机

2018-05-12 | Comments

1、虚拟机分类
(1)JVM
(2)Dalvik
(3)ART
2、参考文档

1、虚拟机分类

(1)虚拟机类型

JVMDalvikART(Android Runtime)

为什么需要Java虚拟机?
实现平台无关性语言无关性
平台无关性指的是,程序语言不需要关心操作系统、机器指令集,程序语言只需要编译成.class字节码就可以在不同系统上运行。
语言无关性指的是,不区分编程语言,只要是能编译成.class字节码就可以运行,如除Java外,Clojure,Groovy,JRuby,Jython,Scala等也可以在JVM上运行

(2)执行方式

解释执行编译执行混合模式
解释执行:逐行读入,逐行解释并翻译成机器码执行。
编译执行:对于所有的方法,无论是否热点代码,都会编译执行,常见的编译器有JIT编译器。
混合模式:部分代码解释执行,部分代码编译执行。一般热点代码编译执行,非热点代码解释执行。

解释执行的效率比较低。

编译方式:
JIT:Just-in-time,即时编译器。
AOT:Ahead-of-time,预编译(安装期间);或者也可以叫All-Of-the-Time,全时段编译(运行期间)。

Interpret+JIT混合编译模式如下:

Interpret+JIT+AOT混合编译模式是在Interpret+JIT的基础上,又增加了AOT编译。

JavaScript:使用Interpret解释执行方式。
Java平台:HotSpot JVM使用Interpret+JIT混合模式。
Android平台:Dalvik(2.x~4.x)使用Interpret+JIT混合编译,ART(5.x~6.x)使用AOT编译,ART(7.x)使用Interpret+JIT+AOT混合编译

(3)JVM、Dalvik、ART对比

JVM vs. Dalvik/ART:
(1)JVM是用于普通Java程序的虚拟机,Dalvik是Android系统的虚拟机
(2)JVM基于栈的架构(stack based),Dalvik基于寄存器的架构(reg based)
(3)JVM处理.class字节码,Dalvik处理.dex文件
(4)HotSpot JVM使用Interpret+JIT混合模式,Dalvik(2.x~4.x)使用Interpret+JIT混合编译,ART(5.x~6.x)使用AOT编译,ART(7.x)使用Interpret+JIT+AOT混合编译
(5)JVM只能运行一个实例,也就是所有应用都运行在同一个JVM中;Dalvik允许运行多个虚拟机实例,每一个应用启动都运行一个单独的虚拟机,并且运行在一个独立的进程中。

Dalvik vs. ART:
(1)Android 2.x~4.x使用的是Dalvik虚拟机,Android 5.x以上是ART虚拟机
(2)编译方式。Dalvik(2.x~4.x)使用Interpret+JIT编译,ART(5.x~6.x)使用AOT编译,ART(7.x)使用Interpret+JIT+AOT混合编译
(3)安装期间。Dalvik(2.x~4.x)安装期间dex->odex,ART(5.x~6.x)安装期间dex->oat,ART(7.x)安装期间啥也不做
(4)Dalvik(2.x~4.x)运行速度慢,占用内存少;ART(5.x~6.x)安装时间长,占用内存多,但是启动和运行速度快;ART(7.x)安装速度快,前几次运行速度慢,到后面运行速度快,占用内存不多。

PS:补充下Android打包流程:

(4)JVM、Dalvik、ART特点:

参考:https://www.zhihu.com/question/55652975

(1)Android 4.x(Interpreter + JIT)
原理:平时代码走解释器,但热点trace会执行JIT进行即时编译
优点:占用内存少
缺点:耗电(退出App下次启动还会重复编译),卡顿(JIT编译时)

(2)Android 5.0/5.1/6.0(interpreter + AOT)
原理: 在AOT模式下,App在安装过程时, 就会完成所有编译。
优点: 性能好
缺点: App安装时间长,占用存储空间多。

(3)Android 7.0/7.1的ART引入了全新的Hybrid模式(Interpreter + JIT + AOT)
原理:

  • App在安装时不编译, 所以安装速度快。
  • 在运行App时, 先走解释器, 然后热点函数会被识别,并被JIT进行编译, 存储在jit code cache, 并产生profile文件(记录热点函数信息)。
  • 等手机进入charging和idle状态下, 系统会每隔一段时间扫描App目录下profile文件,并执行AOT编译(Google官方称之为profile-guided compilation)。
  • 不论是jit编译的binary code, 还是AOT编译的binary code, 它们之间的性能差别不大, 因为它们使用同一个optimizing compiler进行编译。

优点: App安装速度快,占用存储少(只编译热点函数)。
缺点: 前几次运行会较慢, 只有用户操作得次数越多,jit 和AOT编译后, 性能才会跟上来。综上,Android 7.0/7.1上的ART是将Android 4.x的JIT和Android 5.x/6.0上的AOT结合,取长补短,从而在performance和battery之间取得某种trade off.

可以结合官网来理解: https://source.android.com/devices/tech/dalvik/jit-compiler

2、参考文档

(1)深入浅出JIT编译器
(2)Android系统下编译模式的演变
(3)实现 ART 即时(JIT)编译器
(4)关于Dalvik、ART、DEX、ODEX、JIT、AOT、OAT

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