【Android】Dalvik 对比 ART

对比Android的两大运行时环境：Dalvik 和 ART。这次对比不仅会讲技术细节，还会从演进的角度分析它们的设计哲学和实际影响。

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一、核心概念与设计哲学

Dalvik：为早期Android设计的虚拟机

• 诞生时间：Android诞生之初到Android 4.4
• 设计目标：在资源受限的早期设备（低内存、低CPU性能）上高效运行
• 核心理念 ：JIT编译 + 基于寄存器的架构

ART：面向未来的现代化运行时

• 诞生时间：Android 4.4（实验性）→ Android 5.0（正式默认）
• 设计目标：提升性能、流畅度和能效，适应更强大的硬件
• 核心理念 ：AOT编译 + 性能优化优先

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二、详细技术对比

对比维度	Dalvik	ART
编译方式	JIT	AOT + JIT（Android 7.0后混合模式）
安装时间	快	较慢 （早期纯AOT版本）→ 优化后接近（混合模式）
应用启动速度	较慢	显著更快
运行时性能	需要实时编译，有性能开销	预编译为本地代码，执行效率高
内存占用	运行时内存占用相对较低	安装后占用更多存储空间（存储odex文件）
电池消耗	运行时编译消耗额外电量	运行时电量消耗更低
垃圾回收	简单的Stop-the-World GC	更先进的并发GC，减少卡顿
架构设计	基于寄存器	基于寄存器（保持兼容）
调试支持	相对简单	提供更丰富的性能分析工具

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三、深度技术解析

1. 编译模型的根本差异

Dalvik的JIT工作流程：

.dex文件 → 解释执行 → 热点代码识别 → JIT编译为本地代码 → 缓存并执行

• 优点：安装快，不占用额外存储
• 缺点：每次启动都需要重新编译热点代码，造成启动慢和运行时卡顿

ART的演进：

a) 初期纯AOT（Android 5.0-6.0）：

.dex文件 → 安装时完全编译为本地代码 → 直接执行本地代码

• 优点：运行时性能极佳
• 缺点：安装时间很长，占用存储空间大

b) 现代混合模式（Android 7.0+）：

.dex文件 → 安装时快速编译（不优化）→ 解释执行 → 
JIT分析热点代码 → 后台AOT优化热点代码

这是目前最智能的模式，平衡了安装速度、运行性能和存储占用。

2. 垃圾回收机制的对比

Dalvik GC的问题：

• 完全Stop-the-World：GC发生时，所有应用线程暂停
• 频繁GC：内存管理效率低，导致明显的卡顿
• 两次暂停：一次标记，一次清理，用户体验差

// 在Dalvik时代，开发者需要非常小心地避免内存抖动
// 因为频繁GC会导致明显的卡顿
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    String temp = new String("item" + i); // 在循环内创建大量对象→频繁GC
    // ...
}

ART GC的改进：

• 并发标记：大部分标记工作与应用线程并发执行
• 并发清理：减少暂停时间
• Generational Collection：分代回收，更高效
• 更少的暂停：大幅减少卡顿现象

3. 64位支持

• Dalvik：主要支持32位
• ART：从开始就为64位设计，更好地利用现代CPU架构

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四、实际开发影响

对开发者的直接影响

1. 应用性能表现

// 在ART环境下，以下代码会有更好的性能表现
class MainActivity : AppCompatActivity() {
    // 冷启动速度明显提升
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        
        // 方法调用在ART中执行更快（已预编译）
        initializeViews()
        loadData()
    }
    
    private fun initializeViews() {
        // ART的AOT编译使这些方法调用更高效
        recyclerView.layoutManager = LinearLayoutManager(this)
        adapter = MyAdapter(createLargeList()) // 大列表操作更流畅
    }
    
    private fun createLargeList(): List<String> {
        // 在ART中，对象创建和垃圾回收更高效
        return List(1000) { "Item $it" }
    }
}

2. 安装体验变化

• Dalvik时代：应用安装飞快，但首次启动慢
• ART早期：安装等待时间长，但启动快
• ART现代：安装速度优化，兼顾启动性能

3. 调试和优化

# ART提供了更好的性能分析工具
adb shell cmd package compile -f -m speed com.example.myapp
# 强制以速度模式编译应用

# 查看编译状态
adb shell dumpsys package dexopt

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五、演进历程与现状

历史时间线

1. Android 1.0-4.4：Dalvik统治时期
2. Android 4.4：ART作为实验性功能引入
3. Android 5.0：ART正式取代Dalvik（纯AOT模式）
4. Android 7.0：引入JIT+ AOT混合模式，解决纯AOT的问题
5. Android 8.0+：持续优化Profile-guided compilation
6. Android 10+：对云编译的支持，进一步提升性能

当前现状

• Dalvik：已完全被ART取代，仅存在于历史版本中
• ART：成为现代Android的基石，持续演进优化
• 对开发者：大多数情况下无需关心底层差异，ART自动优化

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六、总结：为什么ART是必然选择

方面	Dalvik的局限	ART的解决方案
用户体验	启动慢、运行卡顿	启动快、运行流畅
硬件发展	适合早期弱硬件	充分利用现代强大硬件
能效比	运行时编译耗电	预编译节省电量
内存管理	低效GC导致卡顿	并发GC减少暂停
未来准备	32位架构限制	原生64位支持

技术演进启示 ： ART取代Dalvik体现了移动计算发展的必然趋势------用存储空间和安装时间换取运行时性能和能效提升。这种权衡在现代硬件条件下是完全合理的，因为存储空间越来越廉价，而用户体验和电池续航始终是核心诉求。

对于Android开发者来说，理解这个演进过程有助于我们：

1. 更好地分析应用性能问题
2. 优化应用启动时间和内存使用
3. 适配不同Android版本的特性
4. 理解Android系统底层的工作原理

ART的胜利标志着Android从"能用"到"好用"的重要转折点。