虛擬機，提到虛擬機，大家可能第一反應就是java中好像有虛擬機這個玩意。但是安卓中的虛擬機是什麼呢？是和java一樣的嗎？那麼我們先來了解一下java中的JVM！
JVM，搞java的肯定對它了解不少。JVM本質上就是一個軟件，是計算機硬件的一層軟件抽象，在這之上才幹夠運行Java程序，JAVA在編譯後會生成相似於彙編語言的JVM字節碼，與C語言編譯后產生的彙編語言不同的是，C編譯成的彙編語言會直接在硬件上跑。但JAVA編譯後生成的字節碼是在JVM上跑，須要由JVM把字節碼翻譯成機器指令。才幹使JAVA程序跑起來。JVM運行在操作系統上，屏蔽了底層實現的差異。從而有了JAVA吹噓的平台獨立性和Write Once Run Anywhere。依據JVM規範實現的詳細虛擬機有幾十種，主流的JVM包括Hotspot、Jikes RVM等。都是用C/C++和彙編編寫的，每一個JRE編譯的時候針對每一個平台編譯。因此下載JRE（JVM、Java核心類庫和支持文件）的時候是分平台的，JVM的作用是把平台無關的.class裏面的字節碼翻譯成平台相關的機器碼，來實現跨平台。
說白了，簡單點，就是：
Java
.java文件 -> .class文件 -> .jar文件
最後執行是class文件，有的會被再次打包成jar文件。
了解了這些之後，我們再去了解Android 中的虛擬機。
一、Dalvik虛擬機
Dalvik虛擬機（ Dalvik Virtual Machine ），簡稱Dalvik VM或者DVM。這就是Android中的虛擬機。最初它的產生，是因為Google為了解決與Oracle之間關於Java相關專利和授權的糾紛，開發了DVM。
Android既然存在虛擬機，肯定也是在這個DVM上執行的。它的執行流程和JVM很像：
Android
.java文件 –> .class文件 -> .dex文件->.apk
DVM執行的是.dex格式文件，JVM執行的是.class文件，android程序編譯完之後生產.class文件，然後，dex工具會把.class文件處理成.dex文件，然後把資源文件和.dex文件等打包成.apk文件，apk就是android package的意思。
除了上面所說的，專利授權的原因除外，其實還有因為如下原因：
dvm是基於寄存器的虛擬機，而jvm是基於虛擬棧的虛擬機。寄存器存取速度比棧快得多，dvm可以根據硬件實現最大的優化，比較適合移動設備。
class文件存在很多的冗餘信息，dex工具會去除冗餘信息，並把所有的.class文件整合到.dex文件中，減少了I/O操作，提高了類的查找速度。
不光是上面這些差異，還有運行環境。
Dalvik : 一個應用啟動都運行一個單獨的虛擬機運行在一個單獨的進程中
JVM: 只能運行一個實例, 也就是所有應用都運行在同一個JVM中
這個是早先的安卓虛擬機，運行速度還是相當慢的。基於寄存器的虛擬機允許更快的執行時間，但代價是編譯后的程序更大。於是新的Dex字節碼格式odex產生了。它的作用等同於dex，只不過是dex優化后的格式。在App安裝的過程中，會通過Socket向/system/bin/install進程發送dex_opt的指令，對Dex文件進行優化。在DexClassLoader動態加載Dex文件時，也會進行Dex的優化，形成odex文件。
為了適應硬件速度的提升，隨後在Android 2.2的DVM中加入了JIT 編譯器（Just-In-Time Compiler）。Dalvik 使用 JIT 進行即時編譯，藉助 Java HotSpot VM，JIT 編譯器可以對執行次數頻繁的 dex/odex 代碼進行編譯與優化，將 dex/odex 中的 Dalvik Code（Smali 指令集）翻譯成相當精簡的 Native Code 去執行，JIT 的引入使得 Dalvik 的性能提升了 3~6 倍。
JIT編譯器的引入，提升了安裝速度，減少了佔用的空間，但隨之帶來的問題就是：多個dex加載會非常慢；JIT中的解釋器解釋的字節碼會帶來CPU和時間的消耗；還有熱點代碼的Monitor一直在運行帶來電量的損耗。
這種情況下，手機動不動就卡是難以避免的。相信各位如果那時候用着Android手機，一定印象非常深刻。因為並不是那麼好用。
這樣的狀況一直持續到Andorid 4.4，帶來了全新的虛擬機運行環境 ART（Android RunTime）的預覽版和全新的編譯策略 AOT（Ahead-of-time）。但那時候。 ART 是和 Dalvik 共存的，用戶可以在兩者之間進行選擇（感覺很奇怪，作為一個愛好者，我當時看到這個東西可以切換都是不曉得是什麼玩意，用戶可都是小白啊，沒有必要共存的吧）。在Android 5.0的時候，ART 全面取代 Dalvik 成為 Android 虛擬機運行環境，至此。Dalvik 退出歷史舞台，AOT 也成為唯一的編譯模式。
二、ART
AOT 和 JIT 的不同之處在於：JIT 是在運行時進行編譯，是動態編譯，並且每次運行程序的時候都需要對 odex 重新進行編譯；而 AOT 是靜態編譯，應用在安裝的時候會啟動 dex2oat 通過靜態編譯的方式，來將所有的dex文件(包括Multidex)編譯oat文件，編譯完后的oat其實是一個標準的ELF文件，只是相對於普通的ELF文件多加了oat data section以及oat exec section這兩個段而已。(這兩個段裏面主要保存了兩種信息：Dex的文件信息以及類信息和Dex文件編譯之後的機器碼)。預編譯成 ELF 文件，每次運行程序的時候不用重新編譯，是真正意義上的本地應用。運行的文件格式也從odex轉換成了oat格式。
其實在Android5.0的時候我們能夠明顯感覺手機好用很多就是因為這個原因，從根本上換掉了那種存在着無法解決弊端的虛擬機。在 Android 5.x 和 6.x 的機器上，系統每次 OTA 升級完成重啟的時候都會有個應用優化的過程，這個過程就是剛才所說的 dex2oat 過程，這個過程比較耗時並且會佔用額外的存儲空間。
AOT 模式的預編譯解決了應用啟動和運行速度和耗資源(電等)問題的同時也帶來了另外兩個問題：
1、應用安裝和系統升級之後的應用優化比較耗時，並且會更耗時間。因為系統和apk都是越來越大的。
2、優化后的文件會佔用額外的存儲空間
在經過了兩個Android大版本的穩定后，在Android7.0又再次迎來了JIT的 回歸。
JIT的回歸，可不是把AOT模式給取代了，而是形成 了AOT/JIT 混合編譯模式，這種模式至今仍在使用。
應用在安裝的時候 dex 不會被編譯。
應用在運行時 dex 文件先通過解析器（Interpreter）後會被直接執行（這一步驟跟 Android 2.2 – Android 4.4之前的行為一致），與此同時，熱點函數（Hot Code）會被識別並被 JIT 編譯后存儲在 jit code cache 中並生成 profile 文件以記錄熱點函數的信息。
手機進入 IDLE（空閑） 或者 Charging（充電） 狀態的時候，系統會掃描 App 目錄下的 profile 文件並執行 AOT 過程進行編譯。
（Profile文件會在JIT運行的過程中生成：每個APP都會有自己的Profile文件，保存在App本身的Local Storage中。Profile會保存所調用的類以及函數的Index，通過profman工具進行分析生成）
個人理解：哪種模式擅長干什麼就讓他去干什麼。
混合編譯模式綜合了 AOT 和 JIT 的各種優點，使得應用在安裝速度加快的同時，運行速度、存儲空間和耗電量等指標都得到了優化。
之前一直在說流暢，真的流暢在Android7.0上才感受到了些許。Android7.0系統也被用了相當長的一段時間。之後的Android8.0和Android9.0都是對各方面的優化，例如編譯文件、編譯器、GC。。
其中，值得一提的是華為的方舟編譯器。
- 首先會判斷該設備支不支持方舟編譯器，如果支持，則從應用商店下發方舟版本的包
- 方舟編譯器會把dex文件通過自己的IR翻譯方舟格式的機器碼，據資料說也是一個ELF文件，但是會增加一些段，猜測是Dex中類信息相關的段
- 通過這種方式，來消除Java與JNI之間的通信的損耗，以及提升運行時的效率
- 在方舟內部，還重新完善了GC算法，使得GC的頻率大大降低，減少應用卡頓的現象
- 目前方舟只支持64位的So，並且對於加殼的So會出現一些問題。
方舟編譯器適配的應用，下載手機上都是方舟版本的包，特製的包用方舟編譯器編譯效率大大提升，之後直接執行就可以了，直接略過了在ART虛擬機上預編譯的過程。這樣的結果是很完美的，但是卻也沒辦法跳過一個弊端。那就是生態。還是不管是安卓還是iOS，這麼多年的時間沉澱中，他們的生態系統早就達到了一個非常完善的地步。安卓和iOS應用已經多達上千萬，而方舟適配應用的數量還非常有限。
谷歌宣布將停止對華為提供安卓系統更新之後，華為曝光了自主研發的鴻蒙操作系統。當時網友各種力挺。不過後來，華為董事長梁華在談及鴻蒙系統時稱，鴻蒙系統是為物聯網開發的，用於自動駕駛、遠程醫療等低時延場景。鴻蒙系統是不是兩手準備我們不得而知。但是，一個操作系統最重要的就是它的生態環境。縱觀華為現在的整個格局，目的非常明確，用方舟編譯器來擴大自己的用戶群體。當用戶的基數足夠龐大時，可以隨時隨地建立一個完善的生態系統。如果在未來某一天，Android全面限制華為的使用之後，在這危機關頭鴻蒙系統還是很有可能扛起國產手機的一面大旗。哪怕不是鴻蒙，我們也需要這樣一個生態不是嗎?
最初，突然去了解Android中的虛擬機，一個是想要明白到底Android中的虛擬機和JVM是不是一回事，還有就是想要明白華為發布方舟編譯器到底快到了哪裡。
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