了解安卓虚拟机：ART和DVM

Android每个APP都运行在相互独立的虚拟机中，不会因为一个应用的奔溃引起其它正在运行的应用也奔溃。Android虚拟机和Java虚拟机有千丝万缕的联系，Android发展史上一共出现过两种虚拟机：DVM和ART。虚拟机的实现非常复杂，不亚于一个小型OS。不需要刨根问底了解虚拟机实现的每一个细节，但是应用开发需要对底层的虚拟机有一个基本的了解。

Android虚拟机在系统架构中的位置，仅次于Frameworks层之下。参考：平台架构">Android 开发者 > 平台架构

1、Android和Java虚拟机

安卓虚拟机和Java虚拟机有千丝万缕的联系，但是两者又有很多不同。安卓系统一般运行在便携设备上，性能无法与PC相比，所以安卓虚拟机对架构进行了调整，以此适应性能较低的移动设备。安卓虚拟机并不是JVM，因为它没有遵循JVM规范。

两者的执行文件不同，Android虚拟机最终执行的是APK中的.dex文件。

Java虚拟机：.java -> .class -> .jar -> JVM

Android虚拟机：.java -> .class -> .dex -> ART/DVM

2、DVM

Dalvik虚拟机（Dalvik Virtual Machine）是Google专门为Android编写的虚拟机，Dalvik Virtual Machine的作者是丹伯恩斯坦（Dan Bornstein），Dalvik一词来源于他祖先的故乡。

2.1、历史

随Android诞生，在Android 2.2上DVM开始采用JIT及时编译。直到Android 5.0开始系统默认使用ART虚拟机，DVM才完全退出历史。

2.2、源码

DVM源码可以在AOSP开源项目中查看，在/dalvik 目录下。下面列出部分目录：

docs：文档

dexgen：-

tools：DVM工具

libdex：dex相关的库

dx：dx工具，将java转成dex

dexdump：dex反汇编

opcode-gen：已定义的操作码和Dalvik的指令格式

2.3、堆

DVM运行时堆主要由两部分：Zygote Space和Allocation Space组成。

2.4、垃圾回收

DVM采用的是标记-清除（Mark-Sweep）垃圾回收算法进行GC。

2.5、日志

虚拟机GC额的日志可以通过logcat查看，DVM的GC日志格式如下：（找不到DVM的机器抓取log就不演示了）

<GC原因><释放的对象数量>(释放内存大小)<释放的大对象数量>(释放大对象内存大小) <堆的空闲百分比><已用内存><总内存><暂停时长>

3、ART

ART(Android Runtime)虚拟机是Android 4.4 发布的，替换DVM虚拟机，但是Android 4.4默认采用的还是DVM。从Android 5.0开始默认采用ART，DVM被彻底淘汰。详细ART虚拟机说明参考：平台 > Android Runtime">Android 开发者 > 平台 > Android Runtime

对于运行 Android 5.0（API 级别 21）或更高版本的设备，每个应用都在其自己的进程中运行，并且有其自己的 Android Runtime (ART) 实例。ART 编写为通过执行 DEX 文件在低内存设备上运行多个虚拟机，DEX 文件是一种专为 Android 设计的字节码格式，经过优化，使用的内存很少。编译工具链（例如 Jack）将 Java 源代码编译为 DEX 字节码，使其可在 Android 平台上运行。

3.1、历史

在Android 4.4的时候推出，替代DVM。从Android 5.0开始成为安卓系统默认的虚拟机，至今。

3.2、源码

ART源码也随着AOSP一起开源，ART虚拟机源码在/art 目录下。有如下目录：

benchmark/ compiler/ dexdump/ disassembler/ profman/ sigchainlib/ cmdline/ dex2oat/ dexlayout/ libart_fake/ patchoat/ runtime/ test/ tools/

3.3、堆

ART运行时堆主要由四部分组成：Zygote Space、Allocation Space、Image Space、Large Object Space。前两个和DVM堆作用一样，Image Space堆空间用来存放预加载类，Large Object Space堆用来分配给大对象(12kb)。

另外，Zygote Space和Image Space是进程间共享的，这样一个应用加载过的类，其它应用无需重复加载，提高移动设备的内存利用率和运行效率。

3.4、垃圾回收

DVM只采用了标记-清除这一种垃圾回收算法，ART采用了多种垃圾回收算法进行改进：

①Concurrent Mark Sweep（CMS）：CMS收集器采用了标记-清除算法实现

②Concurrent Partial Mark Sweep：部分完整的堆垃圾收集器

③Concurrent Sticky Mark Sweep：粘性收集器，基于分代垃圾收集思想

④Marksweep + Semispace：非并发的GC

3.5、log

虚拟机GC额的日志可以通过logcat查看，ART的GC日志格式如下：

<GC原因><垃圾回收器名><释放的对象数量>(释放内存大小)<释放的大对象数量>(释放大对象内存大小) <堆的空闲百分比><已用内存><总内存><暂停时长><GC总耗时>

抓取几个gc日志查看：

I/m.huawei.iawar: Explicit concurrent copying GC freed 18772(1096KB) AllocSpace objects, 11(220KB) LOS objects, 61% free, 3788KB/9932KB, paused 93us total 54.002ms

I/maple: NaiveRC GC for force: async:collected objects: 0(0B), 91.1665% utilization (3MiB/3MiB), max pause: 217us, total pause: 351us, total GC time: 26ms

4、JIT和AOT

安卓虚拟机有两种编译方式：JIT（Just In Time Compiler，即时编译器）和AOT（Ahead Of Time Compiler，预编译）。

4.1、JIT

JIT（Just In Time Compiler），即时编译器。每次安卓虚拟机执行dex文件，都需要先将dex字节码转成机器码，然后由系统执行，很明显这样APP运行效率比较低。于是Android 2.2 DVM就加入了JIT，对多次运行的热点代码进行编译生成机器码，这样对于经常执行的代码速度就比较快。

但是每次应用关闭再打开需要重写进行JIT，预编译的机器码并非持久的。