Android首次启动时间长优化之预编译提取Odex

    提示！应用程序的安装有两种情况，第一：首次启动系统时安装。第二：系统启动完毕后安装。

本篇博文基于第一种安装场景。在系统首次启动的场景中，系统会对/system/app、/system/priv-app、/data/app文件夹下的全部APK进行dex字节码到本地机器码的翻译，相同也会对/system/framework文件夹下的APK或者JAR文件，以及这些APK所引用的外部JAR。进行dex字节码到本地机器码的翻译。这样能够保证除了应用之外。系统中使用Java来开发的系统服务，也会统一地从dex字节码翻译成本地机器码。具体内容请移步老罗的博客Android
ART执行时无缝替换Dalvik虚拟机的过程分析。

一、JVM、DVM、ART虚拟机了解

• JVM虚拟机执行的是java字节码：

java->java bytecode（class）->java bytecode（jar）

注！

java虚拟机基于栈，基于栈的机器必须使用指令来加载和操作栈上的数据，所需指令相对来说比較多。

• Dalvik虚拟机解释运行的dex字节码：

java->java bytecode（class）->dalvik bytecode（dex）

注：相对JVM，Dalvik基于寄存器，且经过优化并同意有限的内存中同一时候执行多个虚拟机实例。每一个Dalvik应用作为一个独立的Linxu进程执行。假设一个应用中有非常多类，编译后会对应生成非常多class文件。class文件之间也会有不少冗余信息，dex格式文件把全部classs文件内容整合到一个文件。这样能够降低总体文件占用，IO操作，同一时候也提高了类的查找速度。

此外。dex格式文件添加了新的操作码支持，文件结构也相对简洁，使用等长的指令来提高解析速度。

并且dex文件会尽量扩大仅仅读结构的大小，来提高进程间数据共享的速度。

• ART虚拟机运行的本地机器码：

java->java bytecode（class）->dalvik bytecode（dex）->optimized android runtime machine code（oat）

注：ART所使用的AOT（Ahead-Of-Time）编译。在应用首次安装时，字节码预编译成机器码存储在本地，也就是说在程序执行前编译。而Dalvik是典型的JIT（Just_In_Time），此模式下，应用每次执行的时候，字节码都须要即时编译器转换为机器码再执行，也就是在程序执行时编译。因此在App执行时。ART模式相对于Dalvik省去了解释字节码的过程，占用内存也对应降低，进而提高App的执行效率。

二、Odex

    从上面一节中我们知道，在编译打包APK时，Java类会被编译成一个或者多个字节码文件（.class），通过dx工具CLASS文件转换成一个DEX（Dalvik Executable）文件。

    通常情况下，我们看到的Android应用程序实际上是一个以.apk为后缀名的压缩文件。我们能够通过压缩工具对apk进行解压，解压出来的内容中有一个名为classes.dex的文件。

那么我们首次开机的时候系统须要将其从apk中解压出来保存在data/app文件夹中。

    假设当前执行在Dalvik虚拟机下，Dalvik会对classes.dex进行一次“翻译”。“翻译”的过程也就是守护进程installd的函数dexopt来对dex字节码进行优化，实际上也就是由dex文件生成odex文件。终于odex文件被保存在手机的VM缓存文件夹data/dalvik-cache下（注意。这里所生成的odex文件依然是以dex为后缀名，格式如：system@priv-app@Settings@Settings.apk@classes.dex）。

    假设当前执行于Art模式下，    Art相同会在首次进入系统的时候调用/system/bin/dexopt工具来将dex字节码翻译成本地机器码，保存在data/dalvik-cache下。

    那么这里须要注意的是，不管是对dex字节码进行优化，还是将dex字节码翻译成本地机器码，终于得到的结果都是保存在同样名称的一个odex文件中面的，可是前者相应的是一个dey文件（表示这是一个优化过的dex），后者相应的是一个oat文件（实际上是一个自己定义的elf文件，里面包括的都是本地机器指令）。

简单来说不管是Art模式。还是DVM，优化的结果都是一个odex文件，仅仅是这两种odex文件有着本质的差别（一个是dey字节码，一个是oat机器码）。之所以这么设计。主要通过这样的方式，原来不论什么通过绝对路径引用了该odex文件的代码就都不须要改动了。能够理解为这是art与dalvik兼容的结果。

    因为在系统首次启动时会相应用进行安装。那么在预置APK比較多的情况下。将会大大添加系统首次启动的时间。从前面的描写叙述可知，既然不管是DVM还是ART，对DEX的优化结果都是保存在一个同样名称的odex文件，那么假设我们把这两个过程在ROM编译的时候预处理提取Odex文件将会大大优化系统首次启动的时间。

三、预编译提取Odex

在BoardConfig.mk中定义：WITH_DEXPREOPT := true。打开这个宏之后，不管是有源代码还是无源代码的预置apk预编译时都会提取odex文件。

    只是这里须要注意的是打开WITH_DEXPREOPT 宏之后，预编译时提取Odex会添加一定的空间。预置太多apk。会导致system.img 过大。而编译只是。遇到这样的情况能够通过删除apk中的dex文件、调大system.img的限制大小，或在预编译时跳过一些apk的odex提取。

    比如跳过helloworld应用提取的方法例如以下：

在文件夹\build\core\dex_preopt_odex_install.mk中加入红色标记的代码：

ifeq ($(LOCAL_MODULE),helloworld)

LOCAL_DEX_PREOPT:=

endif

build_odex:=

installed_odex:=

....

helloworld可替换为须要跳过提取odex的apk的LOCAL_MODULE名字，如Settings等。