第四章 Android 虚拟机
4.1 Dalvik 虚拟机简介
Java 语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用 Java 虚拟机是实现这一特点
的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行, 至少需要编译成不同的目标代码。而
引入 Java 语言虚拟机后,Java 语言在不同平台上运行时不需要重新编译。
Java 虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得 Java 语言编译程序只需生成在 Java 虚拟机
上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。Java 虚拟机在执行字
节码时，把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。
Dalvik 的出现是为了躲避 Sun 公司 Java ME 的版权以及授权问题，由 Google 公司自己设计用
于 Android 平台的 Java 虚拟机.
4.2 Dalvik 虚拟机的主要特征
专有的 DEX 文件格式
一个应用中会定义很多类，编译完成后即会有很多相应的 CLASS 文件，CLASS 文件间会有不
少冗余的信息；而 DEX 文件格式会把所有的 CLASS 文件内容整合到一个文件中。这样，除
了减少整体的文件尺寸，I/O 操作，也提高了类的查找速度。 原来每个类文件中的常量池，
在 DEX 文件中由一个常量池来管理。
一个应用，一个虚拟机实例，一个进程
每一个 Android 应用都运行在一个 Dalvik 虚拟机实例里，而每一个虚拟机实例都是一个独立
的进程空间。虚拟机的线程机制，内存分配和管理，Mutex 等等都是依赖底层操作系统实现
的。所有 Android 应用的线程都对应一个 Linux 线程，虚拟机因而可以更多的依赖操作系统
的线程调度和管理机制。
不同的应用在不同的进程空间里运行，加之对不同来源的应用都使用不同的 Linux 用户来运
行，可以最大程度的保护应用的安全和独立运行。
Zygote 是一个虚拟机进程，同时也是一个虚拟机实例的孵化器，每当系统要求执行一个
Android 应用程序，Zygote 就会 FORK 出一个子进程来执行该应用程序。这样做的好处显而
易见：Zygote 进程是在系统启动时产生的，它会完成虚拟机的初始化，库的加载，预置类库
的加载和初始化等等操作，而在系统需要一个新的虚拟机实例时，Zygote 通过复制自身，最
快速的提供个系统。另外，对于一些只读的系统库，所有虚拟机实例都和 Zygote 共享一块
内存区域，大大节省了内存开销。
基于寄存器
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相对于基于堆栈的虚拟机实现，基于寄存器的虚拟机实现虽然在硬件通用性上要差一些，但
是它在代码的执行效率上却更胜一筹。在基于寄存器的虚拟机里，可以更为有效的减少冗余
指令的分发和减少内存的读写访问。
4.3 DEX 再优化
DEX 文件的结构是紧凑的，但是如果我们还想要求运行时的性能有进一步提高，我们就仍然
需要对 DEX 文件进行进一步优化。优化主要是针对以下几个方面：
调整所有字段的字节序（LITTLE_ENDIAN）和对齐结构中的每一个域
验证 DEX 文件中的所有类
对一些特定的类进行优化，对方法里的操作码进行优化
优化后的文件大小会有所增加，应该是原 DEX 文件的 1-4 倍。
优化发生的时机有两个：
对于预置应用，可以在系统编译后，生成优化文件，以 ODEX 结尾。这样在发布时除
APK 文件（不包含 DEX）以外，还有一个相应的 ODEX 文件；
对于非预置应用，包含在 APK 文件里的 DEX 文件会在运行时被优化，优化后的文件将
被保存在缓存中。
代码调用
流程
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4.4 java 程序和虚拟机
虚拟机实例的孵化器 Zygote 进程启动后，会注册 zygote socket（/dev/socket/zygote）用来侦
听和处理运行字节码程序的请求。
参考 init.rc line 243：
service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote
--start-system-server
socket zygote stream 666
onrestart write /sys/android_power/request_state wake
onrestart write /sys/power/state on
init 设置了参数“--zygote”，进入服务模式。具体实现在 Java 类
com.android.internal.os.ZygoteInit
当 zygote 进程接收到来自应用程序的请求后（当需要运行 manifest 文件中的
，
，和中的类时，就会通过 socket 向 zygote 发送启动命令），会
fork 出子进程，该子进程就是用来运行应用程序的虚拟机。由 zygote fork 出来的虚拟机会加
载 java 程序的类和方法，并通过自身的 java 语言解释器来解释并运行 java 程序。
进程的创建是通过向 Zygote 服务器提交请求来实现的。
参考 frameworks/base/core/java/android/os/Process.java:
pid = zygoteSendArgsAndGetPid(argsForZygote);
zygote 收到命令后，在 runOnce()函数中 fork 一个子进程（ZygoteConnection.java）：
pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, parsedArgs.gids,
parsedArgs.debugFlags, rlimits);
Dalvik 虚拟机也把传入类的 main 方法作为入口。
函数 RuntimeInit.zygoteInit()的最后，调用了 invokeStaticMain(startClass, startArgs)，把传入的
命令行参数作为类名加载，执行其 main 函数。这样，用户的 java 程序最终运行起来。
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浙公网安备 33021202002483