【學習筆記】Android Runtime Architecture（ART）

本篇主要是紀錄我對於ART的理解，分別有四個小項目(1)何為ART(2)ART的用途(3)ART運作流程與(4)總結。

ㄧ、何為ART
ART於Android 5.0開始取代Dalvik虛擬機器。其採用AOT（Ahead-of-time）這種預先編譯的技術，提升了整體應用程式的執行效能。ART也優化了Java的資源回收機制（Garbage Collection, GC）。

一般來說，撰寫好的Java檔編譯後會產生Class檔，並交由JVM來執行。但是Android並不使用JVM，而是使用ART，同時其執行的檔案也非Class檔，而是dex（Dalvik Executable）檔。原因為dex檔比Class檔更加精簡，執行效率更高更省電，是為行動裝置所打造的一個執行檔。

二、ART的用途
如同第一項所述，ART於Android 5.0開始取代Dalvik虛擬機器。為了提升Android應用程序的效率，Android引入ART技術來逐漸取代Dalvik。

三、ART與Dalvik運作流程比較

如上圖所示，在安裝之前，其流程與一般無異，皆是將代碼等資料打包為APK檔。不同的點在於安裝過程中以Dalvik虛擬機運作的過程是將dex檔藉由dexopt轉為Odex檔；ART則是藉由dex2oat轉換為ELF檔。

註解：
Dex File：dex（Dalvik Executable）是專為Dalvik設計的一種壓縮格式，適合記憶體和處理器速度有限的系統。在編譯打包為APK時，會先將java檔編譯為class檔，接著通過dx工具將class檔轉換為dex檔。
Odex File：Odex（Optimized dex）為優化過後的dex，主要是為了提高DVM的運作速度。
ELF File：ELF（Executable and Linkable Format）在此同為優化過後的dex，說得更精準點為將dex的代碼轉為機械指令。
dexopt：負責的動作是將dex檔進行優化，進而產生Odex檔。
dex2oat：負責的動作是將dex檔進行優化，進而產生ELF檔。
JIT：即時編譯（Just-in-time Compilation，JIT），又稱動態轉譯（Dynamic Translation），是一種通過在運行時將位元組碼翻譯為機器碼，從而改善位元組碼編譯語言性能的技術。即時編譯前期的兩個運行時理論是位元組碼編譯和動態編譯。

四、總結
在ART模式下，dex2oat會直接將dex轉換為ELF的檔案格式，其特點在於轉換為機械指令。跟Odex相較之下，由於Odex執行時，必須在Dalvik虛擬機中再次編譯一次，拖累了整體運作的效率，因此在ART模式下執行反而更有效率。

參考資料：
1. https://books.google.com.tw/books?id=2oYmDwAAQBAJ&pg=SA3-PA27&lpg=SA3-PA27&dq=SurfaceManager+%E5%AF%A6%E4%BD%9C&source=bl&ots=NHteHB7wLX&sig=M_9mcr4FHA8wT6Gp1rUdFA9KdXg&hl=zh-TW&sa=X&ved=0ahUKEwjx3-2Ys77bAhXEoJQKHdD6AdoQ6AEIWTAJ#v=onepage&q&f=false
2. https://mobile100.gitbooks.io/android/paper/2015/1501210385.html
3. https://zh.wikipedia.org/wiki/Dalvik%E8%99%9A%E6%8B%9F%E6%9C%BA
4. http://androidbiancheng.blogspot.com/2010/05/jit-dalvik-jit.html
5. http://rangerzhou.top/2017/06/30/%E5%85%B3%E4%BA%8EDalvik%E3%80%81ART%E3%80%81DEX%E3%80%81ODEX%E3%80%81JIT%E3%80%81AOT%E3%80%81OAT/
6. http://sp1.wikidot.com/elfobjfile
7. https://blog.csdn.net/u012455213/article/details/53862637