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Dalvik虚拟机简介

  • DEX的优化

  DEX文件的结构是紧凑的,然是如果我们还想要求运行时的性能有进一步提高,我们就仍然需要对DEX文件进行进一步优化。优化主要是针对以下几个方面:

  1. 调整所有字段的字节序(LITTLE_ENDIAN)和对齐结构中的没一个域
  2. 验证DEX文件中的所有类
  3. 对一些特定的类进行优化,对方法里的操作码进行优化

  优化后的文件大小会有所增加,应该是原DEX文件的1-4倍。

  优化发生的时机有两个:对于预置应用,可以在系统编译后,生成优化文件,以ODEX结尾。这样在发布时除APK文件(不包含DEX)以外,还有一个相应的 ODEX文件;对于非预置应用,包含在APK文件里的DEX文件会在运行时被优化,优化后的文件将被保存在缓存中。

  • 基于寄存器

  相对于基于堆栈的虚拟机实现,基于寄存器的虚拟机实现虽然在硬件通用性上要差一些,但是它在代码的执行效率上却更胜一筹。一般来讲,虚拟机中指令的解释执行时间主要花在以下三个方面:

  1. 分发指令
  2. 访问运算数
  3. 执行运算

  其中“分发指令”这个环节对性能的影响最大。在基于寄存器的虚拟机里,可以更为有效的减少冗余指令的分发和减少内存的读写访问,如:

  图表5

  虽然Dalvik虚拟机并没有使用目前流行的虚拟机技术,如JIT,但是根据Google的报告,这个功能的缺失并没有另Dalvik虚拟机在性能上有所损失。我们也同时相信,Dalvik虚拟机的性能还有进一步提高的空间。

  一个应用,一个虚拟机实例,一个进程

  每一个Android应用都运行在一个Dalvik虚拟机实例里,而每一个虚拟机实例都是一个独立的进程空间。虚拟机的线程机制,内存分配和管理,Mutex等等都是依赖底层操作系统而实现的。所有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。

  不同的应用在不同的进程空间里运行,加之对不同来源的应用都使用不同的Linux用户来运行,可以最大程度的保护应用的安全和独立运行。

  Zygote是一个虚拟机进程,同时也是一个虚拟机实例的孵化器,每当系统要求执行一个Android应用程序,Zygote就会FORK出一个子进程来执行该应用程序。这样做的好处显而易见:Zygote进程是在系统启动时产生的,它会完成虚拟机的初始化,库的加载,预置类库的加载和初始化等等操作,而在系统需要一个新的虚拟机实例时,Zygote通过复制自身,最快速的提供个系统。另外,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,大大节省了内存开销。

  图表6

  应用程序包(APK)被发布到手机上后,运行前会对其中的DEX文件进行优化,优化后的文件被保存到缓存区域(优化后的格式被称为DEY),虚拟机会直接执行该文件。如果应用包文件不发生变化,DEY文件不会被重新生成。

  图表7

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