Android Kitkat系列文章—OAT文件分析—Part1

Android Kitkat系列文章—OAT文件分析—Part1

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本文由 ImportNew - Peter Pan 翻译自 google。如需转载本文，请先参见文章末尾处的转载要求。

这是关于Android最新版本Kitkat系列文章的第一篇，我把它们写在了+novex Gmbh上面。这个系列将带你从（系统）开发人员的角度深入理解Kitkat的内部机制以及相比之前版本的变化。这里会从新的运行时ART（Android Runtime）开始。

1、引擎检视：什么是ART

Kitkat最令人兴奋、却也最少见诸报端的特性之一就是ART，这个处于试验阶段的最新运行时。Google并没有发布太多有关ART的信息（http:///9Jzgdo），尽管事实上它已经出现了。然而，我觉得这个特性可能对未来的发布产生巨大的影响，因为有了ART后Android将不再理会执行过的dalvik字节码，转而使用一种平台特有的、提前编译（AOT，ahead-of-time）二进制码。

Dalvik虚拟机遵循传统Java虚拟机的运行方式：源码编译成平台无关的字节码，随后字节码立即编译成机器码（JIT-Just in time编译）。ART使用了另一种实现方式：它使用AOT范例将代码编译成前期执行的本地代码。但是，这是如何实现的呢？

鉴于在Android市场上基于当前三大不同的体系结构（MIPS，x86，ARM）催生了多种多样的平台，应用程序之间相互可移植性（inter-portability）变得十分重要。他们不得不找到一种方式整合两个世界：互相可移植性和执行本地二进制代码。就目前所知，他们的解决方案在移动领域是独一无二的：将中间字节码装运成可执行代码，然后在目标设备上执行最后的编译步骤——“提前编译”。

对ART进一步的观察显示：他们在最后的编译步骤中使用了LLVM。这种对本地代码的编译处理过程在安装应用时可以流畅地完成。

除此之外，Android小组还面临着一个额外的挑战：兼容业已存在的Dalvik虚拟机/DEX技术。为了处理这个问题，他们引入了一种把dex格式转变成新的oat格式的方法。请继续阅读获取更多的细节：

2、启动的故事：从dex到oat

让我们来探究一下Android是如何在不必重新发布应用的情况下，基于ART执行业已存在的程序。

在接下来的步骤中，我将使用一些新工具，他们伴随新的运行时一起出现：dex2oat和oatdump。这两个工具可以在<aosproot>out/host/<yourplatform>/bin/dex2oat中找到。除此之外，还会用到一些常见的linux工具如objdump、nm、hexdump和hexedit。

从Dalvik运行时转换到ART之后，当系统更新已经安装应用时，启动程序花费了很长一段时间——大约有10分钟。进一步查看ADB输出可以看到正在发生些什么：很显然，dex2oat创建了某种“镜像”。

1

I/art ( 123): GenerateImage: /system/bin/dex2oat --image=/data/dalvik-cache/system@[e-mail]@classes.dex--runtime-arg-Xms64m--runtime-arg-Xmx64m--dex-file=/system/framework/core-libart.jar--dex-file=/system/framework/conscrypt.jar--dex-file=/system/framework/okhttp.jar--dex-file=/system/framework/core-junit.jar--dex-file=/system/framework/bouncycastle.jar--dex-file=/system/framework/ext.jar--dex-file=/system/framework/framework.jar--dex-file=/system/framework/framework2.jar--dex-file=/system/framework/telephony-common.jar--dex-file=/system/framework/voip-common.jar --dex-file=/system/framework/mms-common.jar --dex-file=/system/framework/android.policy.jar --dex-file=/system/framework/services.jar --dex-file=/system/framework/apache-xml.jar --dex-file=/system/framework/webviewchromium.jar --oat-file=/data/dalvik-cache/system@[e-mail]@classes.oat--base=0x60000000--image-classes-zip=/system/framework/framework.jar--image-classes=preloaded-classes

system_server启动后在log中显示为“art”的这个进程，通过dex2oat工具创建了一个巨大的“镜像”文件。命令行参数映射包含下面几部分：

• 虚拟机的一些运行时参数。
• 将被编译成镜像的几个dex文件。
• 输出的镜像文件名。
• 输出的oat文件名。
• 一个包含应被编译成镜像的类的jar文件。
• 一个描述了哪些来自jar文件的类应该被使用的说明。

在创建镜像期间，所有已包含在内的dex文件会被编译。例如：

1	W/dex2oat ( 397): Verification of void org.ccil.cowan.tagsoup.HTMLSchema.<init>() took 187.968ms

看起来很熟悉，对不对？记得dalvik驱动环境中的zygote吧？基本情况是，样版镜像运行了事实上的应用、代码以及那些被频繁使用的类。可以明确的是，xygote没有被取代，它依然存在于ART环境中，你可以用跟dalvik一样的方式来处理它。

在更早的启动过程中，包管理器在每一个已安装的应用中运行dexopt。但除此之外，dex2oat编译器会把每一个已经产生的dex文件编译成oat文件。

1 2	I/PackageManager( 559): Running dexopt on: com.android.inputmethod.latin I/dex2oat ( 918): dex2oat: /data/dalvik-cache/system@[e-mail]@classes.dex

好吧。现在让我们总结一下目前为止我们所了解到的内容：我们知道ART使用了zygote，就像镜像一样，之后很可能执行了实际的应用程序。同时它也进行了大量的编译，甚至是对框架类的编译。这意味着着从字面上看，我们熟知的Android整个系统都被改变了。我认为这是一个暗示：ART不仅仅是一个“更好的Dalvik”——还意味着范例上的一个改变。

但是现在，我已经开始准备该系列的下一篇。在下一篇中我们将进一步查看这种新的可执行文件格式：OAT文件分析。