JVM Davilk ART 简介 区别

时间：2025-05-07 15:37:14

JVM和DVM



JavaSE 程序使用的虚拟机叫 Java Virtual Machine，简称 JVM。Android 平台虽然是使用java语言来开发应用程序，但Android程序却不是运行在标准java虚拟机上的，谷歌专门为Android平台设计了一套虚拟机来运行Android程序，它就是Dalvik虚拟机。Dalvik虚拟机执行的是已转换为 .dex（即 Dalvik Executable）格式的 Java 应用程序，.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。







Dalvik虚拟机的特点






    

  • 体积小，占用内存空间小。
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  • 专有的DEX可执行文件格式，体积更小，执行速度更快。
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  • 常量池采用32位索引值，寻址类方法名、字段名、常量更快。
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  • 基于寄存器架构，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。
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  • 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。
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  • 所有的Android程序都运行在Android系统进程里，每个进程对应着一个Dalvik虚拟机实例。
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Dalvik虚拟机的一些细节




    

  • Dalvik 主要是完成对象生命周期管理，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；
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  • Dalvik 负责进程隔离和线程管理，每一个 Android 应用在底层都会对应一个独立的 Dalvik 虚拟机实例，其代码在虚拟机的解释下得以执行；
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  • 不同于 Java 虚拟机运行 Java 字节码，Dalvik 虚拟机运行的是其专有的文件格式 Dex；
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  • dex 文件格式可以减少整体文件尺寸，提高 I/O 操作的类查找速度；
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  • odex 是为了在运行过程中进一步提高性能，对 dex 文件的进一步优化；
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  • 所有的 Android 应用的线程都对应一个 Linux 线程，虚拟机因而可以更多的依赖操作系统的线程调度和管理机制；
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  • 有一个特殊的虚拟机进程 Zygote，他是虚拟机实例的孵化器。它在系统启动的时候就会产生， 它会完成虚拟机的初始化，库的加载，预制类库和初始化的操作。如果系统需要一个新的虚拟机实例，它会迅速复制自身，以最快的数据提供给系统。对于一些只读的系统库，所有虚拟机实例都和 Zygote 共享一 块内存区域；
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  • Dalvik 是由 DanBornstein 编写的，名字来源于他的祖先曾经居住过名叫 Dalvík 的小渔村，村子位于冰岛。
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Davilk产生背景

Davilk虚拟机作为Android平台的一部分．Google公司花了大量时间思考针对低功耗手持设备的优化设计。在智能手机出现之前，与桌面设备相比，手持设备在内存和速度方面落后8-10年，它们的计算能力也有限。结果，手机的性能需求变得很严格，要求手机设计人员优化所有因素。如果查看Android中的包列表，你将会看到它们的功能全面而丰富。

这些问题使Google公司在许多方面重新审视标准JVM实现。Dan Bomstein对Google公司的这个JVM实现作出了重要贡献，他编写了Dalvik VM，Dalvik是冰岛一个小镇的名称。

  • 首先，Dalvik VM获取生成的Java类文件，将它们组合为一个或多个Dalvik可执行文件(.dex)。它重用多个类文件中的重复信息，与未压缩的传统.jar文件相比，有效地将空间需求减少了一半。
  • 其次，Google公司在Dalvik VM中对垃圾收集进行了调优，但它在早期版本中选择了删除java经典的JIT（Just-In-Time，即时）编译器。后来，Android 2.3添加了JIT．报告称这可在各种场所提供快2到5倍的原始性能，将通用应用程序的性能提升10%-20%。
  • 最后，Dalvik VM使用了一种不同的汇编代码生成方法，它使用寄存器而不是栈作为主要的数据存储单元。Google公司希望这样能将指令减少到30%。应当指出，采用Dalvik VM的一个结果是，Android中最终的可执行程序代码不是基于Java字节码，而是基于.dex文件。这意味着无法直接执行Java字节码，必须首先得到Java类文件，然后将它们转换为可链接的.dex文件。

这种对性能的*追求还扩展到了Android SDK的其他部分。例如：Android SDK大量使用XML来定义相应布局。然而，所有XML数据必须编译为二进制文件，然后才能将这些文件存储在设备上。Android提供了一些专门的机制来处理XML数据。

ART简介

由于虚拟机的限制，android有了相应的性能瓶颈，因此在android 4.4时候引入art(Android Runingtime)虚拟机。Android 4.4提供了一种与Dalvik截然不同的运行环境ART支持，ART源于google收购的Flexycore的公司。ART模式与Dalvik模式最大的不同在于，启用ART模式后，系统在安装应用的时候会进行一次预编译，将字节码转换为机器语言存储在本地，这样在运行程序时就不会每次都进行一次编译了，执行效率也大大提升。

刚出现时，ART还不够成熟，需要测试，所以默认虚拟机是DVM。国内的ROM厂商直接把ART给割了。Android5.0起，默认使用ART虚拟机，删掉了DVM。两者的功能是一样的，都是将.class文件转为机器码执行程序。区别之处在于 将.class文件转为机器码的时候。
  • DVM：实时。每次运行应用的时候，实时将字节码转化为机器码，再运行程序。中间多了一道转换手续，使得程序响应需要更多的时间，因为实时，消耗了更多的电量，内存。(这就是相同配置的手机Android不如Apple流畅的原因。)
  • ART：安装时。在安装应用的时候，就将应用的字节码转换为机器码，保存在手机里。每次运行应用的时候，无需实时转换，直接使用转换好的机器码。打开应用更快，应用响应更及时，内存占用，电量消耗都减少。（拉近了与Apple的流畅距离）

ART优点     
  • 1、系统性能的显著提升。
  • 2、应用启动更快、运行更快、体验更流畅、触感反馈更及时。
  • 3、更长的电池续航能力。
  • 4、支持更低的硬件。
ART缺点    
  • 1、更大的存储空间占用，可能会增加10%-20%。
  • 2、更长的应用安装时间。

ART模式

ART 模式英文全称为：AndroidRunTime，谷歌从 Android4.4 系统开始新增的一种应用运行模式， 与传统的 Dalvik 模式不同，ART 模式可以实现更为流畅的 Android 系统体验。





在 4.4 系统之前，Android 系统在 Linux 的底层下构筑 Dalvik 一层的虚拟机，通过其可以更好适应多样的硬件架构，开发者只需要按一套规则进行应用便可，无需因为不同的硬件架构而处理与底层的驱动关系，从而大大提高开发的效率，但因为应用均是运行在 Dalvik 虚拟机中，因此应用程序每次运行的时候，一部分代码都需要重新进行编译，这过程需要消耗一定的时间和降低应用的执行效率， 最明显的便是拖延了应用的启动时间和降低了运行速度。 

ART模式有什么作用？
ART 模式最大的作用就是提升了 Android 系统流畅度，相比 Dalvik 模式中出现的耗电快、占用内存大、即使是旗舰机用久了也会卡顿严重等现象，ART模式中这种问题得到了很好的解决，通过在安装应用程序时，自动对程序进行代码预读取编译，让程序直接编译成机器语言，免去了 Dalvik 模式要实时转换代码，实现高效率、省电、占用更低的系统内存、手机运行流畅。





ART模式的缺点


同一款应用安装后比DVM占更多的空间，多出的空间用来保存机器码了，安装时间也更长点。一个应用里代码的大小是很小的，大都是资源素材大，因而多出的空间是很小的，现在手机都是16G+，不影响使用。









JIT与AOT


Android2.3版本提供了JIT机制提升性能，JIT(Just-In-Time)，用来在运行时动态地将执行频率很高的dex字节码编译成本地机器码，然后再执行。通过JIT，就可以有效地提高Dalvik虚拟机的执行效率。但是，应用每次运行的时候，部分字节码都需要通过JIT转换为机器码，降低了应用程序运行效率。而ART则是使用AOT(Ahead-Of-Time)进行处理，所谓AOT是指在运行以前就把中间代码静态编译成本地代码，这就减去了JIT运行时的转换时间。因此，即使Dalvik采用了JIT，Dalvik总体性能还是不能与直接执行本地机器码的ART虚拟机相比。

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