Dalvik可执行格式

知道学的是啥，有啥用，在平时生活中扮演什么角色时，就会主动想去学了。

虽然Android系统采用Java语言来开发应用程序，但Android程序却不是运行在传统的Java虚拟机上的。

可能为了解决与Oracle版本问题，或者是Java虚拟机在设备上卡顿问题，Google对Android系统设计了专属的虚拟机，从Android4.4开始引入了ART(Android RunTime)虚拟机，将由JIT(实时编译)执行的Dalvik虚拟机切换为由AOT编译的ART，为了向下兼容，ART也支持Dalvik格式和字节码的支持。Dalvik虚拟机目前仍然是需要重点研究的对象。这就解释了什么是Dalvik，以及为什么我要学Dalvik汇编语言知识了。

一、Dalvik虚拟机的特点

• 1、体积小，占用内存空间小

• 2、专有的DEX(Dalvik Executable)可执行文件格式，体积小，执行速度快。

• 3、常量池采用32位索引值，对类方法名、字段名、常亮的寻址速度快。

• 4、基于寄存器架构，同时拥有一套完整的指令系统(Dalvik汇编)

• 5、提供了对象生命周期管理、堆栈管理、线程管理、安全和异常管理及垃圾回收等重要功能。

• 6、所有的Android程序都运行在Android系统进程中，每个进程都与一个Dalvik虚拟机实例对应。

对以上内容会有一一对应的解释。

二、Dalvik虚拟机与Java虚拟机的区别

1、运行的字节码不同

Java虚拟机运行的是Java字节码，Dalvik虚拟机运行的是Dalvik字节码(可以理解为汇编)。

传统的Java程序经过编译，生成Java字节码并保存在class文件中，Java虚拟机通过解码Class文件内容运行程序；

Dalvik虚拟机运行的Dalvik字节码是由Java字节码转换而来，并被打包到一个DEX可执行文件中(为什么使用JEB反编译DEX文件，就是通过DEX还原源JAVA代码)，Dalvik虚拟机通过解释DEX文件来执行这些字节码。

2、Dalvik可执行文件的体积更小

为什么Dalvik可执行文件dex体积更小？
在Android SDK中，将Java字节码转换为Dalvik字节码的工具是"dx"。dx能够重新排列Java类文件，消除在类文件中的冗余信息，避免重复加载和解析。

原理是这样子的：
Java类中通常有多个方法签名，如果它被调用或者继承，这些签名和方法也会被继承在调用方，所以大量的类包含同样的签名和字符串常量造成冗余。DX把这些常量统一存放在"常量池"中，一个常量只出现一次，供所有类使用，所以DEX文件体积更小。

3、虚拟机架构不同

Java虚拟机基于栈架构，运行时指令频繁入栈和出栈，占用大量CPU时间，对于资源有限的设备资源比较吃紧。

而Dalvik是基于寄存器架构的，指令发送给寄存器。总所周知，直接操作寄存器的汇编语言执行速度是最快的。因为是搞逆向的，甭指望直接搞到源码，所以要会汇编，反推源代码逻辑，所以要学Dalvik汇编指令。

4、虚拟机执行流程

对所要研究的东西研究更深入一些，知其然知其所以然，遇到问题就不会慌。

Android系统架构图。

所有的与硬件的驱动都基于Linux内核，"所有皆文件"的linux设计理念，方便于其他系统集成。

Libray通用库、上层框架和应用层暂没研究。

着重Dalvik虚拟机。

Dalvik属于Android运行时环境。

Zygote是所有进程的孵化器，应用程序通过system_server将指令发给Zygote，Zygote为其分配一个单独的进程，并由Dalvik执行。

Dalvik通过loadClassFromDex()装载类。类被解析后变成ClassObject类型的数据结构存储，虚拟机采用gDvm.loadedClass全局散列表(类似map)存储和查询。

字节码验证器使用dvmVerifyCodeFlow()函数对装入的代码进行校验，虚拟机调用FindClass()函数查找并找到main()方法类。最后调用dvmInterpret()函数来初始化解释器并执行字节流。

5、虚拟机执行方式

即时编译。参考C++和C编译的感人速度，就知道虚拟机的即时编译多么重要。尤其C++是将所有的代码编成字节码后再运行，即时编译是在运行时编译字节码，使程序的执行速度加快。