在學習Android之前，都學習了Java途事，對于Java虛擬機都或多或少的進行了了解溺忧。那么Android中的虛擬機是個什么樣子咏连，一個APK的編譯過程又是什么，就讓我們來看看鲁森。

一祟滴、什么是Dalvik虛擬機

Dalvik是Google公司自己設計用于Android平臺的Java虛擬機，它是Android平臺的重要組成部分歌溉，支持dex格式（Dalvik Executable）的Java應用程序的運行垄懂。dex格式是專門為Dalvik設計的一種壓縮格式，適合內(nèi)存和處理器速度有限的系統(tǒng)痛垛。Google對其進行了特定的優(yōu)化草慧，使得Dalvik具有高效、簡潔匙头、節(jié)省資源的特點漫谷。從Android系統(tǒng)架構圖知，Dalvik虛擬機運行在Android的運行時庫層蹂析。

Dalvik作為面向Linux舔示、為嵌入式操作系統(tǒng)設計的虛擬機，主要負責完成對象生命周期管理电抚、堆棧管理惕稻、線程管理、安全和異常管理蝙叛，以及垃圾回收等俺祠。另外，Dalvik早期并沒有JIT編譯器借帘，直到Android2.2才加入了對JIT的技術支持蜘渣。

二、Dalvik虛擬機的特點

體積小肺然，占用內(nèi)存空間兴挝唷；

專有的DEX可執(zhí)行文件格式狰挡，體積更小捂龄，執(zhí)行速度更快；

常量池采用32位索引值加叁，尋址類方法名倦沧，字段名，常量更快它匕；

基于寄存器架構展融，并擁有一套完整的指令系統(tǒng)；

提供了對象生命周期管理豫柬，堆棧管理告希，線程管理扑浸，安全和異常管理以及垃圾回收等重要功能；

所有的Android程序都運行在Android系統(tǒng)進程里燕偶，每個進程對應著一個Dalvik虛擬機實例喝噪。

三、Dalvik虛擬機和Java虛擬機的區(qū)別

Dalvik虛擬機與傳統(tǒng)的Java虛擬機有著許多不同點指么，兩者并不兼容酝惧，它們顯著的不同點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

Java虛擬機運行的是Java字節(jié)碼，Dalvik虛擬機運行的是Dalvik字節(jié)碼伯诬。

傳統(tǒng)的Java程序經(jīng)過編譯晚唇，生成Java字節(jié)碼保存在class文件中，Java虛擬機通過解碼class文件中的內(nèi)容來運行程序盗似。而Dalvik虛擬機運行的是Dalvik字節(jié)碼哩陕，所有的Dalvik字節(jié)碼由Java字節(jié)碼轉換而來，并被打包到一個DEX（Dalvik Executable）可執(zhí)行文件中赫舒。Dalvik虛擬機通過解釋DEX文件來執(zhí)行這些字節(jié)碼悍及。

Dalvik可執(zhí)行文件體積小各吨。Android SDK中有一個叫dx的工具負責將Java字節(jié)碼轉換為Dalvik字節(jié)碼割粮。

dx工具對Java類文件重新排列，消除在類文件中出現(xiàn)的所有冗余信息，避免虛擬機在初始化時出現(xiàn)反復的文件加載與解析過程扔涧。一般情況下，Java類文件中包含多個不同的方法簽名届谈，如果其他的類文件引用該類文件中的方法枯夜，方法簽名也會被復制到其類文件中，也就是說艰山，多個不同的類會同時包含相同的方法簽名湖雹，同樣地，大量的字符串常量在多個類文件中也被重復使用曙搬。這些冗余信息會直接增加文件的體積摔吏，同時也會嚴重影響虛擬機解析文件的效率。消除其中的冗余信息纵装，重新組合形成一個常量池征讲，所有的類文件共享同一個常量池。由于dx工具對常量池的壓縮橡娄，使得相同的字符串诗箍，常量在DEX文件中只出現(xiàn)一次，從而減小了文件的體積挽唉。

針對每個Class文件滤祖，都由如下格式進行組成：

dex格式文件使用共享的筷狼、特定類型的常量池機制來節(jié)省內(nèi)存。常量池存儲類中的所有字面常量匠童，它包括字符串常量埂材、字段常量等值。

Java虛擬機與Dalvik虛擬機架構不同首昔。這也是Dalvik與JVM之間最大的區(qū)別寡喝。

Java虛擬機基于棧架構，程序在運行時虛擬機需要頻繁的從棧上讀取或寫入數(shù)據(jù)勒奇，這個過程需要更多的指令分派與內(nèi)存訪問次數(shù)预鬓，會耗費不少CPU時間，對于像手機設備資源有限的設備來說赊颠，這是相當大的一筆開銷格二。Dalvik虛擬機基于寄存器架構。數(shù)據(jù)的訪問通過寄存器間直接傳遞竣蹦，這樣的訪問方式比基于棧方式要快很多顶猜。

四、Dalvik虛擬機的結構

一個應用首先經(jīng)過DX工具將class文件轉換成Dalvik虛擬機可以執(zhí)行的dex文件痘括，然后由類加載器加載原生類和Java類长窄，接著由解釋器根據(jù)指令集對Dalvik字節(jié)碼進行解釋、執(zhí)行纲菌。最后挠日，根據(jù)dvm_arch參數(shù)選擇編譯的目標機體系結構。

五翰舌、Android APK 編譯打包流程

1.Java編譯器對工程本身的java代碼進行編譯嚣潜，這些java代碼有三個來源：app的源代碼，由資源文件生成的R文件(aapt工具)椅贱，以及有aidl文件生成的java接口文件(aidl工具)懂算。產(chǎn)出為.class文件。

①.用AAPT編譯R.java文件
②編譯AIDL的java文件
③把java文件編譯成class文件

2..class文件和依賴的三方庫文件通過dex工具生成Delvik虛擬機可執(zhí)行的.dex文件庇麦，包含了所有的class信息计技，包括項目自身的class和依賴的class。產(chǎn)出為.dex文件女器。

3.apkbuilder工具將.dex文件和編譯后的資源文件生成未經(jīng)簽名對齊的apk文件酸役。這里編譯后的資源文件包括兩部分，一是由aapt編譯產(chǎn)生的編譯后的資源文件，二是依賴的三方庫里的資源文件涣澡。產(chǎn)出為未經(jīng)簽名的.apk文件贱呐。

4.分別由Jarsigner和zipalign對apk文件進行簽名和對齊，生成最終的apk文件入桂。

總結為：編譯-->DEX-->打包-->簽名和對齊

六奄薇、ART虛擬機與Dalvik虛擬機的區(qū)別

什么是ART:

ART代表Android Runtime，其處理應用程序執(zhí)行的方式完全不同于Dalvik抗愁，Dalvik是依靠一個Just-In-Time (JIT)編譯器去解釋字節(jié)碼馁蒂。開發(fā)者編譯后的應用代碼需要通過一個解釋器在用戶的設備上運行，這一機制并不高效蜘腌，但讓應用能更容易在不同硬件和架構上運 行沫屡。ART則完全改變了這套做法，在應用安裝時就預編譯字節(jié)碼到機器語言撮珠，這一機制叫Ahead-Of-Time (AOT）編譯沮脖。在移除解釋代碼這一過程后，應用程序執(zhí)行將更有效率芯急，啟動更快勺届。

ART優(yōu)點：

1、系統(tǒng)性能的顯著提升娶耍。
2免姿、應用啟動更快、運行更快榕酒、體驗更流暢胚膊、觸感反饋更及時。
3奈应、更長的電池續(xù)航能力澜掩。
4购披、支持更低的硬件杖挣。

ART缺點：

1、更大的存儲空間占用刚陡，可能會增加10%-20%惩妇。
2、更長的應用安裝時間筐乳。

ART虛擬機相對于Dalvik虛擬機的提升

參考：art和dalvik的區(qū)別歌殃？

**預編譯 **

在dalvik中,如同其他大多數(shù)JVM一樣,都采用的是JIT來做及時翻譯(動態(tài)翻譯),將dex或odex中并排的dalvik code(或者叫smali指令集)運行態(tài)翻譯成native code去執(zhí)行.JIT的引入使得dalvik提升了3~6倍的性能。

而在ART中,完全拋棄了dalvik的JIT,使用了AOT直接在安裝時將其完全翻譯成native code.這一技術的引入,使得虛擬機執(zhí)行指令的速度又一重大提升

①垃圾回收機制

首先介紹下dalvik的GC的過程.主要有有四個過程:
1蝙云、當gc被觸發(fā)時候,其會去查找所有活動的對象,這個時候整個程序與虛擬機內(nèi)部的所有線程就會掛起,這樣目的是在較少的堆棧里找到所引用的對象.需要注意的是這個回收動作和應用程序非并發(fā)氓皱。

2、gc對符合條件的對象進行標記

3、gc對標記的對象進行回收

4波材、恢復所有線程的執(zhí)行現(xiàn)場繼續(xù)運行

dalvik這么做的好處是,當pause了之后,GC勢必是相當快速的.但是如果出現(xiàn)GC頻繁并且內(nèi)存吃緊勢必會導致UI卡頓,掉幀.操作不流暢等股淡。

后來ART改善了這種GC方式 , 主要的改善點在將其非并發(fā)過程改變成了部分并發(fā).還有就是對內(nèi)存的重新分配管理。

當ART GC發(fā)生時:

1廷区、GC將會鎖住Java堆,掃描并進行標記

2唯灵、標記完畢釋放掉Java堆的鎖,并且掛起所有線程

3、GC對標記的對象進行回收

4隙轻、恢復所有線程的執(zhí)行現(xiàn)場繼續(xù)運行

5埠帕、重復2-4直到結束

可以看出整個過程做到了部分并發(fā)使得時間縮短.據(jù)官方測試數(shù)據(jù)說gc效率提高2倍

提高內(nèi)存使用，減少碎片化

Dalvik內(nèi)存管理特點是:內(nèi)存碎片化嚴重玖绿，當然這也是Mark and Sweep算法帶來的弊端

可以看出每次gc后內(nèi)存千瘡百孔敛瓷，本來連續(xù)分配的內(nèi)存塊變得碎片化嚴重，之后再分配進入的對象再進行內(nèi)存尋址變得困難斑匪。

ART的解決:在ART中,它將Java分了一塊空間命名為Large-Object-Space,這塊內(nèi)存空間的引入用來專門存放large object琐驴。同時ART又引入了moving collector的技術,即將不連續(xù)的物理內(nèi)存塊進行對齊.對齊了后內(nèi)存碎片化就得到了很好的解決.Large-Object-Space的引入一是因為moving collector對大塊內(nèi)存的位移時間成本太高,而且提高內(nèi)存的利用率
根官方統(tǒng)計，ART的內(nèi)存利用率提高10倍了左右秤标。

參考文章：

理解Android虛擬機體系結構
深入理解Android（二）：Java虛擬機Dalvik
Android編譯流程和Gradle使用
art和dalvik的區(qū)別绝淡？
深入理解Android工程的編譯過程