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。