[Java, Разработка мобильных приложений, Разработка под Android] Android изнутри: сравнение Dalvik и ART
Автор
Сообщение
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286
Привет, Хабр! Около полугода назад я публиковал подробный «гайд» по JVM. Пост, в целом, зашел, а в комментариях спросили, не планируется ли “чего-то по андроиду”. Наконец, у меня дошли руки.
В этом посте поговорим о среде выполнения в Android. В частности, я постараюсь кратко, но емко изложить, чем отличается ART и Dalvik, и как со временем улучшились средства разработки в Android. Тема явно не новая, но, надеюсь, придется кстати тем, кто только начинает вникать. Кому интересно — добро пожаловать под кат.
Виртуальная машина
Сначала, давайте разберемся чем отличается JVM от DVM.
Java Virtual Machine — виртуальная машина, способная выполнять байт-код Java независимо от базовой платформы. Она опирается на принцип “Write once, run anywhere”. Байт-код Java может быть запущен на любой машине, способной поддерживать JVM.
Компилятор Java преобразует .java файлы в class-файлы (байт-код). Байт-код передается JVM, который компилирует его в машинный код для исполнения непосредственно на CPU.
Особенности JVM:
- Имеет стековую архитектуру: в качестве структуры данных, куда помещаются и хранятся методы, используется стек. Он работает по схеме LIFO или “Last in — First Out” или “Последним вошел, первым вышел”.
- Может запускать только class-файлы.
- Использует JIT-компилятор.
Dalvik Virtual Machine (DVM) — виртуальная Java машина, разработанная и написанная Дэном Борнштейном (англ. Dan Bornstein) и другими, как часть мобильной платформы Android.
Можно сказать, что Dalvik — это среда для выполнения компонентов операционной системы Android и пользовательских приложений. Каждый процесс выполняется в своём, изолированном адресном пространстве. Когда пользователь запускает приложение (либо операционная система запускает один из своих компонентов), ядро виртуальной машины Dalvik (Zygote Dalvik VM) создает отдельный, защищенный процесс в общей памяти, в котором непосредственно разворачивается VM, как среда для запуска приложения. Другими словами, изнутри Android выглядит как набор виртуальных машин Dalvik, в каждой из которых исполняется приложение.
Особенности DVM:
- Использует архитектуру на основе регистров: структура данных, куда помещаются методы, основана на регистрах процессора. За счет отсутствия операций POP и PUSH, команды в регистровой виртуальной машине выполняются быстрее аналогичных команд стековой виртуальной машины.
- Исполняет байт-код собственного формата: Android dexer (о нем поговорим ниже) преобразует class-файлы в формат .dex, оптимизированные для выполнения на Dalvik VM. В отличие от class-файла, dex-файл содержит сразу несколько классов.
Подробно об архитектуре DVM можно почитать тут.
Android Dexer
Разработчики Android знают, что процесс преобразования Java байткода в .dex байткод для Android Runtime является ключевым шагом в создании APK. Компилятор dex в основном работает “под капотом” в повседневной разработке приложений, но он напрямую влияет на время сборки приложения, на размер файла .dex и производительность во время выполнения.
Как уже упоминалось, сам dex-файл содержит сразу несколько классов. Повторяющиеся строки и другие константы, используемые в нескольких файлах классов, включаются только для экономии места. Байт-код Java также преобразуется в альтернативный набор команд, используемый DVM. Несжатый dex-файл обычно на несколько процентов меньше по размеру, чем сжатый архив Java (JAR), полученный из тех же файлов .class.
Изначально, class-файлы преобразовывались в dex-файлы с помощью встроенного DX-компилятора. Но начиная с Android Studio 3.1 и далее, компилятором по умолчанию стал D8. По сравнению с DX-компилятором, D8 компилирует быстрее и выводит dex-файлы меньшие по размеру, при этом обеспечивая более высокую производительность приложения во время исполнения. Полученный таким образом байт-код dex подвергается минификации с помощью open-source утилиты ProGuard. В итоге, мы получаем тот же dex-файл, но только меньше. Далее этот dex-файл используется для сборки apk и, наконец, для развертывания на устройстве Android.
Но следом за D8 в 2018 году пришел R8, который, по сути, является тем же D8, только с дополнениями.
При работе с Android Studio 3.4 и Android Gradle 3.4.0 plugin или выше, Proguard больше не используется для оптимизации кода во время компиляции. Вместо этого плагин работает по умолчанию с R8, который сам выполняет Code shrinking, Optimisation и Obfuscation. Хотя R8 предлагает только подмножество функций, предоставляемых Proguard, он позволяет совершить процесс преобразования Java байт-кода в dex-байт-код единоразово, что еще больше сокращает время сборки.
R8 и сокращение кода
Как правило, приложения используют сторонние библиотеки, такие как Jetpack, Gson, Google Play Services. Когда мы используем одну из этих библиотек, часто в приложении используется только малая часть каждой отдельной библиотеки. Без Code shrinking, весь код библиотеки сохраняется в вашем приложении.
Бывает так, что для улучшения читаемости и удобства поддержки приложения разработчики используют подобный код. Например, могут быть использованы значимые имена переменных и шаблон проектирования для того, чтобы другим было удобнее разобраться в коде. Но шаблоны, как правило, приводят к бОльшему объему кода, чем это необходимо.
В этом случае R8 приходит на помощь. Он позволяет существенно уменьшить размер приложения, оптимизируя размер даже того кода, который действительно используется приложением.
В качестве примера, ниже преведены цифры из доклада Shrinking Your App with R8, который был представлен на Android Dev Summit '19:
А вот так выглядело сравнение эффективности R8 на этапе выпуска бета-версии (взято из источника Android Developers Blog):
Детальнее можно ознакомиться в оф документации и докладе.
ART vs DVM в Android
DVM была спроектирована именно для мобильных устройств и использовалась как виртуальная
машина для запуска андроид приложений впредь до Android 4.4 Kitkat.
Начиная с этой версии, ART был представлен как среда выполнения, а в Android 5.0 (Lollipop) ART полностью заменил Dalvik.
Основное явное отличие ART от DVM состоит в том, что ART использует AOT компиляцию, а DVM — JIT компиляцию. Не так давно ART начал использовать гибрид AOT и JIT. Далее разберем это чуть подробнее.
DVM
- Использует JIT компиляцию: всякий раз при запуске приложения,
- компилируется та часть кода, которая необходима для выполнения приложения. Остальная часть кода компилируется динамически. Это замедляет запуск и работу приложений, но уменьшает время установки.
- Ускоряет загрузку устройства, поскольку кеш приложения создается во время выполнения.
- Приложения, работающие на DVM, требуют меньше памяти, чем те, которые работают на ART.
- Уменьшает резерв батареи, увеличивая нагрузку на CPU.
- Dalvik является “устаревшим” и не используется на андроид версиях выше 4.4.
ART
- Использует AOT компиляцию, то есть компилирует весь код во время установки приложения. Это ускоряет запуск и работу приложений, но требует большего времени установки.
- Замедляет загрузку устройства, так как кеш создается во время первой загрузки.
- Ввиду использования подхода AOT компиляции, требует больше памяти в сравнении с приложениями на DVM.
- Увеличивает резерв батареи, сокращая работу процессора из-за отсутствия компиляции при выполнении приложений.
- Улучшенная Garbage Collection или сборка мусора. Во времена использования Dalvik, сборщики мусора должны были осуществить 2 прохода по куче (heap), что и приводило к плохому UX. В случае с ART, такой ситуации нет: он чистит кучу один раз для консолидации памяти.
И небольшая схема Dalvik vs ART:
JIT + AOT в ART
Среда выполнения Android (ART), начиная с Android 7, включает компилятор JIT с профилированием кода. JIT-компилятор дополняет AOT компилятор и повышает производительность во время выполнения, экономит место на диске и ускоряет обновления приложений и системы.
Происходит это по следующей схеме:
Вместо того, чтобы запускать AOT-компиляцию каждого приложения на этапе установки, он запускает приложение под управлением виртуальной машины, используя JIT-компилятор (почти так же, как в Android < 5.0), но следит за тем, какие участки кода приложения выполняются чаще всего. Затем эта информация используется для AOT-компиляции данных участков кода. Последняя операция выполняется только во время бездействия смартфона, находящегося на зарядке.
Говоря простыми словами, теперь два совершенно разных подхода работают сообща, что дает свои плюсы:
- более эффективная компиляция — при запуске приложения в реальном времени компилятор имеет возможность узнать о его работе гораздо больше, чем выполняя статический анализ, и, как следствие, применяются более подходящие методы оптимизации для каждой ситуации;
- сохранение оперативной и постоянной памяти — байт-код компактнее машинного кода, а если выполнять AOT-компиляцию только отдельных участков приложения и не выполнять компиляцию приложений, которыми юзер не пользуется, можно существенно сэкономить пространство NAND-памяти;
- резкое увеличение скорости установки и первой загрузки после обновления системы — нет AOT-компиляции, нет задержки.
JIT включен по умолчанию как часть предварительного просмотра для разработчиков, но фоновые настройки должны быть объявлены явно фоновые настройки должны через системные настройки Android. Почитать подробнее можно тут.
Заключение
В этой статье я постарался разобрать основные отличия Dalvik от ART, и в целом взглянуть на то, как с течением времени Android улучшал инструменты для разработки.
ART все еще находится в стадии разработки: добавляются новые фичи, чтобы улучшить опыт как для пользователей, так и для разработчиков.
Если было полезно — дайте знать в комментах:)
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:
- [Разработка мобильных приложений, Интерфейсы, Разработка под Android, Дизайн мобильных приложений] RecyclerView.ItemDecoration: используем по максимуму
- [Разработка веб-сайтов, JavaScript, Тестирование веб-сервисов] Утреннее шоу с Lucas F. Costa: JS, CS и тестирование веб-приложений
- [Python, JavaScript, Программирование] Разбор статьи из журнала «Код» (Яндекс Практикум)
- [JavaScript, Интерфейсы, ReactJS, TypeScript] Когда и CRA мало. Доклад Яндекса
- [CMS, JavaScript, Распределённые системы] Создание собственной Headless CMS и интеграция с блогом (перевод)
- [Ajax, PHP, MySQL, JavaScript, jQuery] Пишем комментарии для сайта на чистом PHP + MySQL + Ajax
- [JavaScript, Java] Вы решили стать разработчиком. Почему нужно учить javascript, а не java?
- [Разработка мобильных приложений, Разработка под Android, Монетизация мобильных приложений] Как внедрить in-app подписки в Android-приложения: советы и рекомендации
- [VueJS, Разработка веб-сайтов] Переключение шаблона страниц во vuejs
- [JavaScript, Профессиональная литература] Книга «Эффективный TypeScript: 62 способа улучшить код»
Теги для поиска: #_java, #_razrabotka_mobilnyh_prilozhenij (Разработка мобильных приложений), #_razrabotka_pod_android (Разработка под Android), #_android, #_dalvik, #_android_runtime, #_java, #_razrabotka_mobilnyh_prilozhenij (
Разработка мобильных приложений
), #_razrabotka_pod_android (
Разработка под Android
)
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 22-Ноя 16:56
Часовой пояс: UTC + 5
| Автор | Сообщение |
|---|---|
|
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев |
|
|
Привет, Хабр! Около полугода назад я публиковал подробный «гайд» по JVM. Пост, в целом, зашел, а в комментариях спросили, не планируется ли “чего-то по андроиду”. Наконец, у меня дошли руки.  В этом посте поговорим о среде выполнения в Android. В частности, я постараюсь кратко, но емко изложить, чем отличается ART и Dalvik, и как со временем улучшились средства разработки в Android. Тема явно не новая, но, надеюсь, придется кстати тем, кто только начинает вникать. Кому интересно — добро пожаловать под кат. Виртуальная машина Сначала, давайте разберемся чем отличается JVM от DVM. Java Virtual Machine — виртуальная машина, способная выполнять байт-код Java независимо от базовой платформы. Она опирается на принцип “Write once, run anywhere”. Байт-код Java может быть запущен на любой машине, способной поддерживать JVM. Компилятор Java преобразует .java файлы в class-файлы (байт-код). Байт-код передается JVM, который компилирует его в машинный код для исполнения непосредственно на CPU. Особенности JVM:
Dalvik Virtual Machine (DVM) — виртуальная Java машина, разработанная и написанная Дэном Борнштейном (англ. Dan Bornstein) и другими, как часть мобильной платформы Android. Можно сказать, что Dalvik — это среда для выполнения компонентов операционной системы Android и пользовательских приложений. Каждый процесс выполняется в своём, изолированном адресном пространстве. Когда пользователь запускает приложение (либо операционная система запускает один из своих компонентов), ядро виртуальной машины Dalvik (Zygote Dalvik VM) создает отдельный, защищенный процесс в общей памяти, в котором непосредственно разворачивается VM, как среда для запуска приложения. Другими словами, изнутри Android выглядит как набор виртуальных машин Dalvik, в каждой из которых исполняется приложение. Особенности DVM:
 Подробно об архитектуре DVM можно почитать тут. Android Dexer Разработчики Android знают, что процесс преобразования Java байткода в .dex байткод для Android Runtime является ключевым шагом в создании APK. Компилятор dex в основном работает “под капотом” в повседневной разработке приложений, но он напрямую влияет на время сборки приложения, на размер файла .dex и производительность во время выполнения. Как уже упоминалось, сам dex-файл содержит сразу несколько классов. Повторяющиеся строки и другие константы, используемые в нескольких файлах классов, включаются только для экономии места. Байт-код Java также преобразуется в альтернативный набор команд, используемый DVM. Несжатый dex-файл обычно на несколько процентов меньше по размеру, чем сжатый архив Java (JAR), полученный из тех же файлов .class. Изначально, class-файлы преобразовывались в dex-файлы с помощью встроенного DX-компилятора. Но начиная с Android Studio 3.1 и далее, компилятором по умолчанию стал D8. По сравнению с DX-компилятором, D8 компилирует быстрее и выводит dex-файлы меньшие по размеру, при этом обеспечивая более высокую производительность приложения во время исполнения. Полученный таким образом байт-код dex подвергается минификации с помощью open-source утилиты ProGuard. В итоге, мы получаем тот же dex-файл, но только меньше. Далее этот dex-файл используется для сборки apk и, наконец, для развертывания на устройстве Android.  Но следом за D8 в 2018 году пришел R8, который, по сути, является тем же D8, только с дополнениями. При работе с Android Studio 3.4 и Android Gradle 3.4.0 plugin или выше, Proguard больше не используется для оптимизации кода во время компиляции. Вместо этого плагин работает по умолчанию с R8, который сам выполняет Code shrinking, Optimisation и Obfuscation. Хотя R8 предлагает только подмножество функций, предоставляемых Proguard, он позволяет совершить процесс преобразования Java байт-кода в dex-байт-код единоразово, что еще больше сокращает время сборки.  R8 и сокращение кода Как правило, приложения используют сторонние библиотеки, такие как Jetpack, Gson, Google Play Services. Когда мы используем одну из этих библиотек, часто в приложении используется только малая часть каждой отдельной библиотеки. Без Code shrinking, весь код библиотеки сохраняется в вашем приложении. Бывает так, что для улучшения читаемости и удобства поддержки приложения разработчики используют подобный код. Например, могут быть использованы значимые имена переменных и шаблон проектирования для того, чтобы другим было удобнее разобраться в коде. Но шаблоны, как правило, приводят к бОльшему объему кода, чем это необходимо. В этом случае R8 приходит на помощь. Он позволяет существенно уменьшить размер приложения, оптимизируя размер даже того кода, который действительно используется приложением. В качестве примера, ниже преведены цифры из доклада Shrinking Your App with R8, который был представлен на Android Dev Summit '19:  А вот так выглядело сравнение эффективности R8 на этапе выпуска бета-версии (взято из источника Android Developers Blog):    Детальнее можно ознакомиться в оф документации и докладе. ART vs DVM в Android DVM была спроектирована именно для мобильных устройств и использовалась как виртуальная машина для запуска андроид приложений впредь до Android 4.4 Kitkat. Начиная с этой версии, ART был представлен как среда выполнения, а в Android 5.0 (Lollipop) ART полностью заменил Dalvik. Основное явное отличие ART от DVM состоит в том, что ART использует AOT компиляцию, а DVM — JIT компиляцию. Не так давно ART начал использовать гибрид AOT и JIT. Далее разберем это чуть подробнее. DVM
 ART
 И небольшая схема Dalvik vs ART:  JIT + AOT в ART Среда выполнения Android (ART), начиная с Android 7, включает компилятор JIT с профилированием кода. JIT-компилятор дополняет AOT компилятор и повышает производительность во время выполнения, экономит место на диске и ускоряет обновления приложений и системы. Происходит это по следующей схеме:  Вместо того, чтобы запускать AOT-компиляцию каждого приложения на этапе установки, он запускает приложение под управлением виртуальной машины, используя JIT-компилятор (почти так же, как в Android < 5.0), но следит за тем, какие участки кода приложения выполняются чаще всего. Затем эта информация используется для AOT-компиляции данных участков кода. Последняя операция выполняется только во время бездействия смартфона, находящегося на зарядке. Говоря простыми словами, теперь два совершенно разных подхода работают сообща, что дает свои плюсы:
JIT включен по умолчанию как часть предварительного просмотра для разработчиков, но фоновые настройки должны быть объявлены явно фоновые настройки должны через системные настройки Android. Почитать подробнее можно тут. Заключение В этой статье я постарался разобрать основные отличия Dalvik от ART, и в целом взглянуть на то, как с течением времени Android улучшал инструменты для разработки. ART все еще находится в стадии разработки: добавляются новые фичи, чтобы улучшить опыт как для пользователей, так и для разработчиков. Если было полезно — дайте знать в комментах:) =========== Источник: habr.com =========== Похожие новости:
Разработка мобильных приложений ), #_razrabotka_pod_android ( Разработка под Android ) |
|
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 22-Ноя 16:56
Часовой пояс: UTC + 5