Android 虚拟机

Java虚拟机

基于栈的虚拟机

每一个运行时的线程，都有一个独立的栈。

栈中记录了方法调用的历史，每一次方法调用，栈中都会产生一个栈帧。最顶部的栈帧称为当前栈帧，代表当前执行的方法。

基于栈道虚拟机通过操作数栈进行所有操作。

栈的执行流程

Java代码：

public void foo() {
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = (a + b)*9;
}

编译为字节码：

执行过程：

第一步：执行第0行指令，将1压入操作数栈。

第二步：执行第1行指令，将栈顶的值1存入局部变量表。

第三步：执行第2行指令，将2压入操作数栈。

第四步：执行第3行指令，将2存入局部变量表。

第五步：执行第4行指令、第5行指令，将1和2压入操作数栈。

第六步：执行第6行指令，进行相加并压入操作数栈。

第七步：将int类型值9压入操作数栈。

第八步：执行第9行指令，进行相乘并压入操作数栈。

第九步：将栈顶值存入局部变量表。

Dalvik虚拟机

Android应用程序运行在Dalvik/ART虚拟机，并且每一个应用程序对应一个单独的Dalvik虚拟机实例。

Dalvik虚拟机本质也是一个Java虚拟机，只不过它执行的不是class文件而是dex文件。

基于寄存器的虚拟机

基于寄存器的虚拟机没有操作数栈，但是有很多虚拟寄存器。

与JVM相似，在Dalvik虚拟机中每个线程都有自己的寄存器和调用栈，方法调用的活动记录以帧为单位保存在调用栈上。

寄存器的执行流程

dex字节码：

执行过程：

第一步：执行第0行指令，将1放入寄存器v0。

第二步：执行第1行指令，将2放入寄存器v1。

第三步：执行第2行指令，相加后将结果放入寄存器v0。

第四步：执行第3行指令，将v0和9相乘，并将结果放入v0。

Java虚拟机与Dalvik虚拟机区别

	Java虚拟机	Dalvik虚拟机
指令集	Java字节码 （基于栈）	Dalvik字节码 （基于寄存器）
文件格式	.class 文件	.dex 文件
单条指令长度	短	很长
同样逻辑指令条数	多	少
同样逻辑数据移动次数	多	少
同样逻辑临时结果存储次数	多	少

所以为什么Android平台基于寄存器的设计？

1. 指令条数少，所以执行的效率更快！
2. 数据移动次数少、临时结果存放次数少，所以更省内存和执行效率更快！
3. 映射真实机器的寄存器，所以执行效率更快！

ART虚拟机

Dalvik虚拟机执行的是dex字节码，解释执行。从Android 2.2版本开始，支持JIT即时编译（Just In Time）在程序运行的过程中进行选择热点代码（经常执行的代码）进行编译或者优化。

而ART（Android Runtime） 是在 Android 4.4 中引入的一个开发者选项，也是 Android 5.0 及更高版本的默认 Android 运行时。ART虚拟机执行的是本地机器码。Android的运行时从Dalvik虚拟机替换成ART虚拟机，并不要求开发者将自己的应用直接编译成目标机器码，APK仍然是一个包含dex字节码的文件。

Dalvik下应用在安装的过程，会执行一次优化，将dex字节码进行优化生成odex文件。而Art下将应用的dex字节码翻译成本地机器码的最恰当AOT时机也就发生在应用安装的时候。

在Android 7.0中ART 引入了预先编译机制（Ahead Of Time），在安装时，ART 使用设备自带的 dex2oat 工具来编译应用，dex中的字节码将被编译成本地机器码。

Android 7.0的运行方式

ART 使用预先 (AOT) 编译，并且从 Android N混合使用AOT编译，解释和JIT。

1、最初安装应用时不进行任何 AOT 编译（安装又快了），运行过程中解释执行，对经常执行的方法进行JIT，经过 JIT 编译的方法将会记录到Profile配置文件中。

2、当设备闲置和充电时，编译守护进程会运行，根据Profile文件对常用代码进行 AOT 编译。待下次运行时直接使用。