一 什么是Android Runtime
Android Runtime是Android系統里面的核心模塊之一。在編譯Android代碼后會生成APK文件，如果我們打開APK文件，會發現.dex后綴的文件，這些文件包含了了我們APP運行的所有源碼，它們的表現形式為—— 字節碼(byte code)。而字節碼是無法直接被機器執行的，所以Android Runtime的作用是將.dex文件的字節碼(byte code)翻譯成機器可以直接執行的機器碼(machine code)。機器碼(machine code)是一系列可以直接被機器理解和CPU執行的指令。當然Android Runtime還有其他包括內存管理，垃圾回收等功能，不是我們今天所要了解的重點。
我們所說的Dalvik和ART則是Google官方對Android Runtime的具體實現，他們分別代表了不同的實現策略。
二 Dalvik、ART、JIT、AOT
APP性能可以分為如上幾類，Google所作的一切努力都是為了提升如上所示的指標。
Dalvik虛擬機
早期Android系統Android Runtime的具體實現，直到在Android K發布后，光榮退役。受限於早期智能手機的存儲空間和RAM，Dalvik的出現便是為了解決優化一個核心指標——RAM的使用。不同於現在動輒6G，8G的RAM，早期智能手機的RAM最低可以低到200MB。所以為了避免編譯整個APP，Dalvik采用了 Just In Time （JIT）的編譯策略。
JIT(Just in Time)
JIT的核心原理是編譯器僅僅只在APP運行到相關代碼的時候才會去編譯當前運行的一小部分代碼。也正是因為這一原理，Dalvik虛擬機僅僅只在運行時編譯他所需要執行的代碼，這樣就可以節省下大量的RAM。但是我們很快就能想到，這種策略有一個致命的問題，因為一切都發生在運行時，當我們運行時虛擬機才會去編譯我們所需要的代碼，編譯完成后，我們才能執行。這樣就會嚴重影響APP運行時候的性能。雖然Google為Dalvik這種機制做了非常多的優化，比如對一些常用的代碼進行緩存，不用頻繁編譯，但是這些優化手段能夠起到的作用非常有限。隨着時間的推移，我們的手機性能變得越來越強勁，RAM也變得越來越大，存儲空間也越來越大。我們日常所使用的APP，隨着功能的增加，也變得越來越大。開發者們開始發現JIT帶來的性能影響也越來越大。
Google便在Android L中引入了新的Android Runtime 虛擬機實現——ART
ART虛擬機
ART虛擬機的實現與Dalvik虛擬機的實現是完全不同的。它引入了一種新的編譯策略——Ahead of Time（AOT） 而不是繼續使用或者優化JIT。
AOT（Ahead of Time）
AOT的核心原理是，在APP安裝時便將字節碼編譯成機器碼。這樣的實現使得APP在運行時可以直接使用機器碼，而不是在運行時再進行翻譯，這種方法可以將APP的運行性能提高到使用JIT的20倍甚至更多。但同樣的它所帶來的問題是 安裝APP時間會大大拉長，因為系統需要將字節碼翻譯成機器碼。同時翻譯后的產物也會占用更多的存儲空間。隨着ART的推廣，開發者們發現對於一個APP的大部分功能，用戶幾乎很少使用（二八定律）。所以預編譯整個APP，在目前來看是沒有必要的，所以Google在Android N中重新引入了 JIT，同時引入了另一種編譯策略profile-guide optimization（PGO）。
PGO（Profile-Guide Optimization）
它的原理就是，當ART發現熱點代碼的時候，這些代碼便會被直接翻譯成機器碼，並被緩存下來。隨着執行次數的增加，用戶的常用功能被直接探測，那么一個符合用戶使用習慣的profile文件便會被生成。用戶APP的執行性能也會越來越高。而這一部分的操作也並不是在運行時執行，而是在用戶手機空閑的時候根據profile文件做預編譯工作。它所帶來的缺點就是，系統需要根據用戶的使用習慣和方法來進行預編譯，也就是說用戶在第一次使用的時候只會使用JIT，導致首次使用的性能較差。Google為了解決這種問題在Android P中引入了新的編譯策略 profiles in the cloud。具體操作如下所示。
PIC（profiles in the cloud）
它的核心原理是，大部分用戶的使用模式趨同，所以對於已經安裝了該APP的用戶，Google會根據大部分人的行為習慣生成profile文件並存儲在雲端，所以在新用戶安裝時，這份文件會隨着APK文件同時下發，進行預編譯的處理。然后在用戶實際使用時，還會不斷優化profile文件，進行預編譯處理。
三 總結
通過上面的部分，我們可以對文章開頭的幾個名詞有個大概的了解。簡單來說，Dalvik和ART是Google對Android Runtime的具體實現。JIT(時間換空間），AOT（空間換時間），PGO（熱點代碼預編譯），PIC（熱點代碼預測），都是具體的編譯策略。不同的編譯策略沒有好壞之分，他們適用於不同的情況，這也就是為什么Google在移除JIT后，又在后面的版本中重新引入了JIT。
目前來看，國內對於PGO和PIC的討論並沒有多少。PIC本身因為依托於Google商店使得國內的APP廠商興趣不大。對於PGO，開發者更多的關注於用戶的使用性能，用戶的使用體驗是每個開發團隊的核心指標，開發團隊希望每個功能的都能讓用戶直接使用，哪怕是低頻功能，而對於涉及到系統整體優化考量的地方則關心不足，任重道遠。
參考文獻：