ART:新的 Android 运行时库

阅读数:2261 2014 年 7 月 9 日

话题:Java移动Android语言 & 开发

2014 年的 Google I/O 大会上,演讲者 Brian Carlstrom、Anwar Ghuloum 和 Ian Rogers(都来自于 Google)讨论了ART(Android RunTime 的缩写)。在下一代 Android 版本中,ART 会取代Dalvik成为默认的平台。(下一代 Android 版本,叫做Android L,已经有一个预览版提供给开发人员下载了。Android L 会在秋天的某一时间发布。)

Dalvik 诞生于 2000 年代中期,那个时候移动设备的处理器速度相对较慢,内存也很有限。因此,Dalvik 无法充分利用如今这些移动硬件,更快的 CPU 和 GPU、更大的内存以及高分辨率屏幕。相反,新的 ART 平台就是专了发挥多核架构和 64 位指令集的优势而设计的。

Dalvik 使用 JIT 编译技术:这种方案使应用程序的部分指令在运行的时候得到转换。JIT 的优势是,应用程序没有运行的时候,它占用的内存相对较小。劣势是一边运行一边转换会使应用程序的性能变差。新的 ART 平台牺牲了内存来换取性能,它用的是 ahead-of-time(AOT)编译技术。在 ART 中,一个应用程序的所有指令在运行前就编译好了。

ART 的另一个重大改进是垃圾回收算法。Dalvik 的垃圾回收分为两个阶段。第一个阶段,Dalvik 暂停所有的线程来分析堆的使用情况。第二个阶段,Dalvik 暂停所有线程来清理堆。因此,Dalvik 中一次典型的垃圾回收耗时约 10 毫秒——这已经足够导致应用在性能上的“卡顿”(这里的术语“卡顿”指的是界面元素在屏幕上断断续续地移动。通常,糟糕的性能会导致应用在动画上丢帧。丢帧是卡顿的重要原因。)

ART 改进后的垃圾回收算法只暂停线程一次。典型的停顿时间从 10 毫秒降到了 3 毫秒。除此以外,ART 的内存分配程序(称为 rosalloc)比 Dalvik 中的分配器更少使用锁。这样就减少了很多运行中由于分配内存导致的停顿。

跟 Dalvik 不一样,ART 支持 64 位处理器。Play Store 上大约 85% 的应用程序本来就兼容 64 位,因为他们不含有任何的原生(NDK)代码。

在很多场景下,支持 64 位的主要原因是越来越大的内存。对 Android 来说这不是个问题,因为市面上还没有任何移动设备的内存超过 4GB。但是当 ART 运行在 64 位模式下的时候,它会运用一些 32 位处理器上没有的指令。这些 64 位的指令比它们对应的 32 位版本更快。

最重要的是在 ART 上运行的应用程序要比在 Dalvik 上运行快。快多少?在 Google I/O 大会的对话中,我看到这个数字从 10% 到 300% 都有。很多性能基准程序测试下来,快 30% 到 80% 比较常见。但是,在一场由 Big Android BBQ(译者注:一项为 Android 开发者、黑客举办的科技聚会,详见官网)的人赞助的非正式聚会上,我看到他们同时在三台设备上运行同一应用程序。在其他条件都相同的前提下,一台设备跑 Dalvik,第二台跑 32 位的 ART,第三台跑 64 位的 ART。在 Dalvik 的上,那个应用程序的性能简直无法忍受。在 32 位的 ART 上,动画变得流畅一些了,但还是有点“卡顿”,在 64 位的 ART 上,动画相当流畅,任何物体的移动都感觉不到停顿。

参考原文链接:http://www.infoq.com/news/2014/07/art-runtime