JVM Davilk ART 简介区别

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。
专有的DEX可执行文件格式，体积更小，执行速度更快。
常量池采用32位索引值，寻址类方法名、字段名、常量更快。
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。
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。
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。




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；
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；
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；
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；
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；
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；
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；
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。

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。

这种对性能的狂热追求还扩展到了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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