笔记10 - DVM或ART是如何对JVM进行优化的

DVM大多数实现和传统的JVM相似，但是为了满足Android在手机端内存的限制，Dalvik对JVM做了一些独有的优化。

Dex文件

传统的class文件是由Java源码文件编译生成的，而Android在编译打包的时候，会将所有的class文件整合优化，最终生成class.dex文件。dex文件中去掉了class文件中的冗余信息，使得编译打包之后的class.dex文件更加紧凑，这样在ClassLoader加载解析dex文件的时候减少了I/O操作，提高了类查找的速度。

下面我们新建两个java类文件，分别是Dex1.java和Dex2.java文件：

我们使用javac命令可以将java文件编译成class文件：

javac Dex1.java
javac Dex2.java

使用jar命令将两个class文件打包成一个jar包：

jar cvf AllDex.jar Dex1.class Dex2.class

上面的命令将两个class文件打包成了一个AllDex.jar的包。

最后使用dx命令将jar包优化压缩成class.dex文件：

dx --dex --output AllDex.dex AllDex.jar

打包之后的dex包，可以使用Android SDK中的dexdump工具进行查看：

dexdump -d -l plain AllDex.dex

需要注意的是，Android编译打包对class文件的压缩伴随着一个副作用，就是Android的65535的问题，这一问题最直接的原因就是DVM的源代码MemberIdsSection.java中：

此处规定了一个Dex文件中的方法、属性、类的个数不能超过MAX_MEMBER_IDX（65535），Android为了解决这一问题，提供了MultiDex来解决。

架构基于寄存器/基于栈结构

JVM的字节码指令的执行是基于栈进行的，而Android字节码指令的执行是基于寄存器的，这里的寄存器是在内存中模拟出的一组寄存器，而并非硬件的寄存器。Android和Java的字节码是完全不同的，Android的字节码是二地址或三地址的指令。

我们编写Dex.java文件：

java文件经过javac的编译打包之后的字节码：

使用dx对文件进行优化压缩之后的字节码文件：

Android字节码命令说明：

add-in指令需要三个寄存器参数，这个指令会将后面两个寄存器（v2、v3）相加，然后将结果寄存在第一个寄存器（v0）中；

return指令会将最终的结果返回。

可以看到在class字节码中需要4行的指令，经过Android优化压缩之后只有2行。基于寄存器的指令明显要比基于栈的指令少，虽然指令的长度增加，但是执行的速度得到了提高。

下面是基于栈和基于寄存器指令的对比：

内存管理和回收

DVM和JVM另外一个明显不同的地方就是内存结果的不同，主要体现在堆内存的划分和管理上。DVM中将堆内存分成了两部分：Active Heap和Zygote Heap。

为什么要区分Zygoto Heap和Active Heap

在Android系统中，底层init进程会创建一个Zygoto进程，Zygoto创建了Android中的DVM，其他的应用进程以及SystemService也都是由Zygote进程fork出来的。

Zygote进程在被创建之后，会完成虚拟机的初始化、lib库的加载、系统资源的配置等等，当系统需要创建一个新的应用进程的时候，Zygote通过复制快速fork出一个新的进程，对于一些只读的库和资源，所有的虚拟机实例都是和Zygote共享同一块内存区域，这样大大减小了内存的开销。Android将创建的进程的堆内存划分为两块，其中一块Zygote Heap，就是为了减少相同内容的拷贝，这部分堆内存所有DVM共享，而进程自己的数据读写全部在Active Heap中进行。