安卓系统虚拟机机制,Dalvik与ART的运行机制与性能优化

亲爱的读者们，你是否曾好奇过，为什么安卓手机上的应用可以如此顺畅地运行？其实，这一切都离不开安卓系统的虚拟机机制。今天，就让我带你一探究竟，揭开安卓虚拟机机制的神秘面纱！

安卓的诞生与虚拟机机制

安卓系统并非谷歌原创，而是源于一家名为Android的初创公司。这家公司成立不久后，就将原始的Android系统以4000万美元的价格卖给了谷歌。这个雏形系统基于Linux系统研发，自然也就沿用了Linux的虚拟机机制。

为什么安卓要沿用虚拟机机制呢？这主要是因为安卓的目标是手机等移动终端，而这些设备的处理器五花八门，而且开源安卓也会被各种深入定制。为了保持高兼容性，安卓系统选择了虚拟机机制。

硬件厂商的狂欢：虚拟机与驱动程序

谷歌拿到系统后，继续研发Android系统，并在2007年集合了84家当时一流的硬件厂商组成研发联盟。这个联盟的成立，解决了商业化的一大难题。

Linux是开源系统，有GPL开源协议。很多硬件厂家为了适配该系统，必须将在上面研发的驱动程序公开。一旦公开驱动程序代码，就相当于公开了自己的硬件设计。而谷歌研发的Android系统解决了这个问题，它将驱动程序放置到了userspace里面，并让它可以通过内核访问硬件。同时，公开接口就可以让硬件厂商编写驱动程序。硬件厂商只需要提供驱动程序即可，不需要公开源代码了。

这么多硬件厂商一起研发，自然就会面临一个问题：每个厂商的硬件都不同。这对Android生态发展来说，无疑是一个巨大的挑战。而虚拟机机制，正是为了解决这个挑战而诞生的。

虚拟机机制：兼容性与性能的平衡

虚拟机机制让安卓系统具有了极高的兼容性。无论是高通、联发科还是三星等不同厂商的处理器，都能在安卓系统上流畅运行。这是因为虚拟机机制为安卓系统提供了一层抽象层，使得硬件厂商无需关心底层硬件的具体实现。

虚拟机机制也带来了一些弊端。比如，由于需要解释字节码，运行速度会比直接运行机器码慢。为了解决这个问题，华为研发了方舟编译器，让系统直接运行机器码，以此来消除虚拟机带来的弊端。

虚拟机机制：Dalvik与ART的较量

安卓系统所用的虚拟机主要有两种：Dalvik和ART。

Dalvik虚拟机是Google在Android系统中使用的Java虚拟机，它使用了一种叫做DEX的字节码文件格式。Dalvik的主要功能和作用包括执行Android应用程序、内存管理、垃圾回收等。

ART虚拟机是在Android 5.0系统中引入的一种新的虚拟机，它使用了一种叫做ART的字节码文件格式。与Dalvik虚拟机不同的是，ART在应用程序安装的时候就会把字节码文件预先编译为机器码，并保存到设备的存储空间中。这样，在应用程序启动时，ART直接加载机器码，而不需要在运行过程中再进行解释和编译。

两者的性能和效率对比分析，ART虚拟机在应用程序启动时更快地响应，并且由于避免了解释和编译字节码的过程，还可以减少应用程序运行时的功耗，从而延长设备的电池寿命。

虚拟机机制：类加载机制

Android虚拟机与类加载机制密切相关。在Android应用程序启动时，Dalvik虚拟机会按照Android的类加载机制，载入应用程序的主类，然后从该类开始解析和装载所有的类，构建出完整的类结构。

类的装载过程主要分为：加载（Loading）、验证（Verification）、准备（Preparation）、解析（Resolution）和初始化（Initialization）五个阶段。其中，验证和解析是Dalvik虚拟机独有的步骤。

安卓系统的虚拟机机制，为安卓手机带来了极高的兼容性。虽然虚拟机机制带来了一些弊端，但通过不断的技术创新，这些问题正在逐步得到解决。让我们一起期待，安卓虚拟机机制在未来能带给我们更多的惊喜吧！