Android Dex vs ART 虚拟机运行效率提升

来源:互联网 发布:php商城视频教程 编辑:程序博客网 时间:2024/06/15 00:55

Android 4.4提供了一种与Dalvik截然不同的运行环境ART(Android runtime)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。

虚拟机切换设置

Settings> Developer Options> Select Runtime


JniInvocation提供统一了接口:
libnativehelper\JniInvocation.cpp
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jint JniInvocation::JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(void* vmargs) {
  returnJNI_GetDefaultJavaVMInitArgs_(vmargs);
}
 
jint JniInvocation::JNI_CreateJavaVM(JavaVM** p_vm, JNIEnv** p_env,void* vm_args) {
  returnJNI_CreateJavaVM_(p_vm, p_env, vm_args);
}
 
jint JniInvocation::JNI_GetCreatedJavaVMs(JavaVM** vms, jsize size, jsize* vm_count) {
  returnJNI_GetCreatedJavaVMs_(vms, size, vm_count);
}
该函数间接调用以下函数来实现:
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extern "C"jint JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(void* vm_args) {
  returnJniInvocation::GetJniInvocation().JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(vm_args);
}
 
extern "C"jint JNI_CreateJavaVM(JavaVM** p_vm, JNIEnv** p_env,void* vm_args) {
  returnJniInvocation::GetJniInvocation().JNI_CreateJavaVM(p_vm, p_env, vm_args);
}
 
extern "C"jint JNI_GetCreatedJavaVMs(JavaVM** vms, jsize size, jsize* vm_count) {
  returnJniInvocation::GetJniInvocation().JNI_GetCreatedJavaVMs(vms, size, vm_count);
}
libnativehelper\JniInvocation.h
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static JniInvocation* jni_invocation_;
void* handle_;//保存so库的首地址
jint (*JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs_)(void*);
jint (*JNI_CreateJavaVM_)(JavaVM**, JNIEnv**,void*);
jint (*JNI_GetCreatedJavaVMs_)(JavaVM**, jsize, jsize*);
因此JniInvocation对外提供的接口函数是由JniInvocation中定义的函数指针来实现。JniInvocation中定义的函数指针是在哪里初始化的呢?我们知道Android虚拟机是在Zygote进程中通过调用AndroidRuntime::start()函数启动的:frameworks\base\core\jni\AndroidRuntime.cpp
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void AndroidRuntime::start(const char* className, constchar* options)
{
   ...
    /* start the virtual machine */
    JniInvocation jni_invocation;
    jni_invocation.Init(NULL);
    JNIEnv* env;
    if(startVm(&mJavaVM, &env) !=0) {
        return;
    }
    onVmCreated(env);
    ...
}
在启动虚拟机前通过调用JniInvocation::Init()函数来初始化JniInvocation中声明的函数指针
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bool JniInvocation::Init(constchar* library) {
#ifdef HAVE_ANDROID_OS
  chardefault_library[PROPERTY_VALUE_MAX];
  property_get("persist.sys.dalvik.vm.lib", default_library,"libdvm.so");
#else
  constchar* default_library ="libdvm.so";
#endif
  if(library == NULL) {
    library = default_library;
  }
 
  handle_ = dlopen(library, RTLD_NOW);
  if(handle_ == NULL) {
    ALOGE("Failed to dlopen %s: %s", library, dlerror());
    returnfalse;
  }
  //查找JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs函数指针
  if(!FindSymbol(reinterpret_cast<void**>(&JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs_),
                  "JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs")) {
    returnfalse;
  }
  //查找JNI_CreateJavaVM函数指针
  if(!FindSymbol(reinterpret_cast<void**>(&JNI_CreateJavaVM_),
                  "JNI_CreateJavaVM")) {
    returnfalse;
  }
  //查找JNI_GetCreatedJavaVMs函数指针
  if(!FindSymbol(reinterpret_cast<void**>(&JNI_GetCreatedJavaVMs_),
                  "JNI_GetCreatedJavaVMs")) {
    returnfalse;
  }
  returntrue;
}</void**></void**></void**>
该函数就是根据persist.sys.dalvik.vm.lib属性值来加载不同的虚拟机动态库,并从动态库中查找JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs,JNI_CreateJavaVM,JNI_GetCreatedJavaVMs函数首地址
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bool JniInvocation::FindSymbol(void** pointer,constchar* symbol) {
  *pointer = dlsym(handle_, symbol);
  if(*pointer == NULL) {
    ALOGE("Failed to find symbol %s: %s\n", symbol, dlerror());
    dlclose(handle_);
    handle_ = NULL;
    returnfalse;
  }
  returntrue;
}

Dalvik字节码生成过程

应用安装时采用的代码优化方式不同:
Dalvik : dex2opt
ART : dex2oat
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ART本地码生成过程

Dalvik dex代码经过dex => optimized dex => JIT cache这个过程,内存中需要同时容纳odex和JIT cache两份代码;换成ART以后,就变成dex => oat,内存里只放oat就可以。


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两个运行环境产生的优化代码路径及文件名都为:/data/dalvik-cache/app/data@app@{package name}.apk@classes.dex,但是ART环境产生的优化代码文件大小明显比Dalvik环境产生大。OAT文件其实就是基于ELF格式的一种私有文件格式。

dex2oat编译过程

开发者开发出的应用程序经过编译和打包之后,仍然是一个包含dex字节码的APK文件。既然应用程序包含的仍然是dex字节码,而ART虚拟机需要的是本地机器码,这就必然要有一个翻译的过程。Android系统在应用程序安装时,通过dex2oat工具将应用的dex字节码翻译成本地机器码。


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ART相关源代码:


OAT文件加载流程

1、读取oatdata符号地址获取Oat数据 startAddress。

2、读取oatlastword符号地址获取OAT数据 endAddress。

3、通过startAddress和endAddress定位Oat数据。

4、解析Oat数据。构建方法定位所需数据结构。

然后就可以调用加载OAT文件的代码了。

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