Dalvik和ART简单介绍

1、classes.dex文件初识

    我们先把QQ_236.apk后缀改为QQ_236.zip，然后解压。发现有一个classes.dex文件，这个classes.dex是java源代码编译后生成的java字节码文件.但因为Android使用的dalvik虚拟机与标准的java虚拟机是不兼容的，dex文件与class文件相比，不论是文件结构还是opcode(机器语言操作码)都不一样.

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvZ3VvcWlmYTI5/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="">

2、Android Dalvik虚拟机跟一般的Java虚拟机的对照介绍

tips：

①Android使用的Dalvik虚拟机载入.dex文件并翻译运行。一般的虚拟机载入.class文件进行翻译运行；

②一般的反编译步骤是：首先利用dex2jar工具将classes.dex文件转制成.jar文件。然后利用jd-gui将.jar反编译成java源代码；

③ Android系统在安装应用时对.dex进行改动和优化。结果保存在 /data/dalvik-cache文件夹。这样载入应用时无需每次都进行优化；

④JIT（just in time）是运行时环境的一部分。它把解释型语言的可运行文件程序集转换成native机器码运行。

⑤ART仍把.dex文件作为标准输入文件。可是ART会把dex文件再编译成native字节码，仍把编译后的结果保存在 /data/dalvik-cache文件夹；

3、Dalvik

    Dalvik是一个开源软件，最開始由名叫Dan Bornstein的人进行编写的。Android 4.4之前的版本号一直使用Dalvik虚拟机。

应用程序一般使用java进行编写，并编译成java虚拟机字节码。然后被转制成Dalvik字节码并保存在.dex（Dalvik运行字节码）文件和.odex（优化后的Dalvik运行字节码）文件里。

    Dalvik虚拟机跟java虚拟机不同。java虚拟机是基于栈的（stack machines），而Dalvik使用基于寄存器的架构（register-based
architecture）（须要更少的复杂的虚拟机指令集）。dx工具将java生成的.class文件转换成.dex格式。多个class文件保存在一个.dex文件里。被多个class文件使用的strings和常量在.dex文件里仅仅会包括一份存根以节省空间。

    当应用安装时Dalvik可运行文件.dex可能会被再一次改动。为了进一步优化。字节码可能被交换顺序。简单的数据结构和功能lib库可能在内部进行链接（linked inline）。

    为了优化内存占用，Dalvik虚拟机跟其它java虚拟机相比做了下面处理：①对虚拟机做了精简以节省空间；②常量池已被改动为仅使用32位索引。以简化解释；③标准的Java字节码运行8位栈指令集，局部变量必须拷贝或通过指令从栈中指定，而Dalvik使用自己的16位指令集直接操作局部变量。局部变量一般从4字节的虚拟寄存器中取出。这些使得更少的Dalvik指令数目并提升了翻译运行速率。

4、ART（Android Runtime）

Android L上默认用ART替代了Dalvik。

在Android 2.2时为Dalvik引入了JIT编译器，通过在应用运行时不断地剖析应用字节码和动态地把那些频繁运行的短的段落字节码编译成native机器码。那些未翻译成native的字节码便靠Dalvik虚拟机翻译运行。

跟Dalvik不同的是，ART引入提前编译(AOT)，也就是在应用安装时便把整个应用编译成native机器码。去掉了Dalvik的翻译运行和JIT，ART提升了整个运行效率并降低了电量消耗。

    ART带来的更快的应用运行效率，优化了内存分配和垃圾回收机制。增加了新的应用调试feature（applications debugging features）和更精确的高等级的应用剖析（more
accurate high-level profiling of applications）。

    为了向后进行兼容，ART仍把.dex文件作为apk文件的一部分，可是.odex文件被ELF（ Executable
and Linkable Format ）文件替代了。

一旦应用程序被ART设备上的dex2oat工具编译后，执行时便是基于前面编译好的ELF可执行文件。

    ART让人不爽的地方有两个，一个是ART在应用安装时须要额外的时间进行编译。还有一个便是须要消耗大量的Flash存储空间来保存编译出来的字节码。

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvZ3VvcWlmYTI5/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center" alt="">

參考文章：

http://stackoverflow.com/questions/7541281/what-is-dalvik-and-dalvik-cache

https://en.wikipedia.org/wiki/Android_Runtime

https://en.wikipedia.org/wiki/Dalvik_(software)