Android ART虚拟机

本文对比了Android系统中ART和Dalvik两种虚拟机的特点。ART在应用安装时进行预编译,提高运行效率;Dalvik则在运行时进行即时编译。文章详细介绍了这两种虚拟机的工作原理及其对字节码的处理方式。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

Android ART虚拟机
2014-01-18       0  个评论    来源:yangwen123的专栏  
收藏     我要投稿

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
<img src="http://www.2cto.com/uploadfile/Collfiles/20140118/2014011809022114.png" alt="" http:="" www.2cto.com="" kf="" ware="" vc="" "="" target="_blank" class="keylink" style="border-width: 0px; padding: 0px; margin: 0px; list-style: none; width: 240px; height: 400px;">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"http://www.2cto.com/uploadfile/Collfiles/20140118/2014011809022218.jpg" alt="\">

JniInvocation提供统一了接口:
libnativehelper\JniInvocation.cpp
jint JniInvocation::JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(void* vmargs) {
  return JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs_(vmargs);
}

jint JniInvocation::JNI_CreateJavaVM(JavaVM** p_vm, JNIEnv** p_env, void* vm_args) {
  return JNI_CreateJavaVM_(p_vm, p_env, vm_args);
}

jint JniInvocation::JNI_GetCreatedJavaVMs(JavaVM** vms, jsize size, jsize* vm_count) {
  return JNI_GetCreatedJavaVMs_(vms, size, vm_count);
}
该函数间接调用以下函数来实现:
extern "C" jint JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(void* vm_args) {
  return JniInvocation::GetJniInvocation().JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(vm_args);
}

extern "C" jint JNI_CreateJavaVM(JavaVM** p_vm, JNIEnv** p_env, void* vm_args) {
  return JniInvocation::GetJniInvocation().JNI_CreateJavaVM(p_vm, p_env, vm_args);
}

extern "C" jint JNI_GetCreatedJavaVMs(JavaVM** vms, jsize size, jsize* vm_count) {
  return JniInvocation::GetJniInvocation().JNI_GetCreatedJavaVMs(vms, size, vm_count);
}
libnativehelper\JniInvocation.h
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
void AndroidRuntime::start(const char* className, const char* 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
bool JniInvocation::Init(const char* library) {
#ifdef HAVE_ANDROID_OS
  char default_library[PROPERTY_VALUE_MAX];
  property_get("persist.sys.dalvik.vm.lib", default_library, "libdvm.so");
#else
  const char* 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());
    return false;
  }
  //查找JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs函数指针
  if (!FindSymbol(reinterpret_cast(&JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs_),
                  "JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs")) {
    return false;
  }
  //查找JNI_CreateJavaVM函数指针
  if (!FindSymbol(reinterpret_cast(&JNI_CreateJavaVM_),
                  "JNI_CreateJavaVM")) {
    return false;
  }
  //查找JNI_GetCreatedJavaVMs函数指针
  if (!FindSymbol(reinterpret_cast(&JNI_GetCreatedJavaVMs_),
                  "JNI_GetCreatedJavaVMs")) {
    return false;
  }
  return true;
}
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
bool JniInvocation::FindSymbol(void** pointer, const char* symbol) {
  *pointer = dlsym(handle_, symbol);
  if (*pointer == NULL) {
    ALOGE("Failed to find symbol %s: %s\n", symbol, dlerror());
    dlclose(handle_);
    handle_ = NULL;
    return false;
  }
  return true;
}

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 
\

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。


\

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。


\

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。

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值