Как работает art android

ART или Dalvik на Android — что это такое, что лучше, как включить

Google представила новую среду выполнения приложений как часть обновления Android 4.4 KitKat. Теперь, помимо виртуальной машины Dalvik, на современных устройствах с процессорами Snapdragon появилась возможность выбрать среду ART. (Если вы попали на эту статью с целью узнать, как включить ART на Android, пролистайте ее к окончанию, там дана эта информация).

Что такое среда выполнения приложений и причем тут виртуальные машины? В Android, для выполнения приложений, которые вы скачиваете в виде файлов APK (и которые не являются компилированным кодом) используется виртуальная машина Dalvik (по умолчанию, на данный момент времени) и задачи по компиляции ложатся именно на нее.

В виртуальной машине Dalvik для компиляции приложений используется подход Just-In-Time (JIT), подразумевающий компиляцию непосредственно при запуске или же при определенных действиях пользователя. Это может приводить к долгому времени ожидания при запуске приложения, «тормозам», более интенсивному использованию RAM.

Основное отличие среды ART

ART (Android RunTime) — новая, пока еще экспериментальная виртуальная машина, представленная в Android 4.4 и включить ее пока можно лишь в параметрах разработчика (ниже будет показано, как это сделать).

Главное отличие ART от Dalvik — подход AOT (Ahead-Of-Time) при выполнении приложений, что в общих чертах означает предварительную компиляцию устанавливаемых приложений: таким образом, первоначальная установка приложения будет занимать более продолжительное время, они будут занимать больше места в хранилище Android устройства, однако их последующий запуск будет происходить быстрее (оно уже скомпилированно), а меньшее использование процессора и оперативной памяти в связи с необходимостью повторной компиляции может, в теории, приводить к меньшему потреблению энергии.

Как на самом деле и что лучше, ART или Dalvik?

В Интернете есть уже множество различных сравнений работы Android устройств в двух средах и результаты разнятся. Один из самых масштабных и подробных таких тестов выложен на androidpolice.com (англ.):

Суммируя результаты, можно сказать, что очевидных преимуществ на данный момент времени (нужно учитывать, что работа над ART продолжается, эта среда пока только на экспериментальной стадии) у ART нет: в некоторых тестах работа с использованием этой среды показывает лучшие результаты (особенно в том, что касается производительности, но не во всех ее аспектах), а в некоторых других особых преимуществ незаметно или же Dalvik впереди. Например, если говорить о времени автономной работы, то вопреки ожиданиям, Dalvik показывает практически равные результаты с ART.

Общий вывод большинства тестов — очевидной разницы при работе что с ART, что с Dalvik нет. Однако, новая среда и используемый в ней подход выглядят многообещающе и, возможно в Android 4.5 или Android 5 такая разница будет очевидна. (Более того, Google, возможно, сделает ART средой, используемой по умолчанию).

Еще пара моментов, на которые следует обратить внимание, если вы решите включить среду ART вместо Dalvik — некоторые приложения могут работать неправильно (или не работать вообще, например WhatsApp и Titanium Backup), а полная перезагрузка Android может занять 10-20 минут: то есть, если вы включили ART и после перезагрузки телефона или планшета он завис, ждите.

Как включить ART на Android

Для того, чтобы включить среду ART, вы должны иметь Android телефон или планшет с версией ОС 4.4.x и процессором Snapdragon, например, Nexus 5 или Nexus 7 2013.

Сначала необходимо включить режим разработчика на Android. Для этого, зайдите в настройки устройства, перейдите в пункт «О телефоне» (О планшете) и несколько раз тапните по полю «Номер сборки», пока не увидите сообщение о том, что стали разработчиком.

После этого в настройках появится пункт «Для разработчиков», а там — «Выберите среду», где и следует установить ART вместо Dalvik, если у вас есть такое желание.

Источник

ART и Dalvik: Как оно работает

Внутри последней итерации операционной системы Android нашлось место для многих изменений и усовершенствований. Большинство из них сразу же бросается в глаза даже рядовому пользователю данной системы. Это, конечно же, установка в качестве стандартного месседжера приложения Hangouts, переделанное меню набора номеров и добавление клавиатуры Emoji. Бывалые же приверженцы Android наверняка ощутят прилив производительности в сравнении с более старыми ее релизами. Однако не обошлось и без скрытых сторон, которые, согласно логике, должны представлять интерес лишь для разработчиков. Впрочем, значимость одного из подобных нововведений особенно велика. Кроме того, вскоре оно коснется каждого из нас, а потому умолчать о его подробностях было бы просто преступлением.

Наверное, многие из вас хотя бы краем уха слышали о том, что в Android KitKat появился особый режим. Суть его заключается в более быстром запуске приложений и в более стабильном и плавном их выполнении. Возможно, попытки разобраться в данном вопросе самостоятельно не были увенчаны успехом. Оно и неудивительно: слова «виртуальная машина» и «компиляция» способны испугать кого-угодно, особенно, если информация потребляется из англоязычного источника. Для решения данной проблемы мы решили разобраться в сути вопроса самостоятельно, изложив его в максимально доступном виде.

Немного базовых понятий

Прежде чем ознакомиться с сутью нововведения, необходимо получить представление о некоторых деталях. Первая из них — среда выполнения приложений. Говоря простым языком, пресловутое понятие является сборником инструкций, которые выполняются во время работы того или иного приложения. Инструкции, в свою очередь, осуществляют перевод программного кода в код, который в состоянии запустить система. Соответственно, абсолютно все компьютерные языки нуждаются в определенной среде выполнения ради запуска приложений, написанных на них.

В качестве среды выполнения в нашей любимой операционной системе Android используются виртуальные машины, первая из которых — Dalvik — заработала еще в далеком 2007 году. Именно ей мы и обязаны периодическими зависаниями интерфейса и порой медлительными запусками приложений. Впрочем, данная проблема уже скоро может стать частью истории.

Почему именно виртуальные машины?

Данный тип среды выполнения имеет два безоговорочных плюса, которые облегчают жизнь не только разработчикам, но и нам, пользователям. Первое достоинство — защита системы. Виртуальная машина неслучайно называется виртуальной: ее работа абсолютно изолирована от операционной системы. Соответственно, ошибка или банальное зависание никак не скажется на работоспособности вашего устройства.

Второй плюс — кросплатформенность. Виртуальная машина сможет запустить приложение, даже если оно создано на PC.

Преимущества и недостатки Dalvik

Dalvik, как и все в этом мире, неидеальна. Причиной периодических подергиваний интерфейса является тип преобразования кода приложения в аппаратный. Данная машина проделывает это в прямом эфире, а называется такой тип компиляции Just-In-Time. Соответственно, предугадать появление багов практически невозможно, поскольку подобное может произойти в любой момент. Особенно велика вероятность подобного во время первого запуска, когда часть преобразованного кода даже не сохранена в кеше.

Проблема медлительности первого запуска, кстати, вовсе не случайна. Подобное происходит из-за того, что системе необходимо собрать воедино все необходимые для запуска приложения файлы и загрузить ими оперативную память. В конкретном случае больше всего страдают устройства с малым количеством оперативной памяти, для которых процесс загрузки чреват если не вылетом приложения, то хотя бы заметными задержками его выполнения.

Компиляция «на ходу» значительно нагружает процессор, однако одновременно с этим позволяет разработчикам не заниматься оптимизацией кода для каждого отдельного процессора и прочих составляющих устройства.

Исправить вышесказанное призвана новая виртуальная машина, которая успела отметиться далеко не самым замысловатым названием — Android Runtime. Или же сокращенно — ART.

Преимущества и недостатки ART

Новая виртуальная машина обрела жизнь вместе с Android 4.4 KitKat, однако на презентации ей не уделили должного внимания. Причиной этого является то, что ART все еще находится на экспериментальной стадии. Впрочем, хотя и Dalvik используется в качестве машины по умолчанию, переключиться на Android Runtime можно уже сейчас.
Однако не спешите это делать. Сначала необходимо ознакомиться с особенностям новой версии.

Наиболее заметным преимуществом ART является новый тип компиляции, который получил название Ahead-Of-Time. Читатели, знающие английский язык, наверняка сразу же догадались, в чем дело. А дело в том, что процесс преобразования кода в новой версии осуществляется до запуска приложения — еще во время установки. Соответственно, сразу же вырисовываются несколько минусов, о которых, справедливости ради, стоит упомянуть. Это, во-первых, более длительный процесс установки, а во-вторых, больший объем конечного размера приложения. Еще один недостаток является следствием незрелости ART: виртуальная машина на данный момент работает далеко не со всеми приложениями.

Впрочем, список заслуг куда более значимый. Это, к примеру, более плавная работа интерфейса и более быстрая загрузка приложений. Кроме того, поскольку процесс компиляции осуществляется лишь единожды, он не будет в дальнейшем нагружать процессор, что станет причиной улучшенной автономности устройства.

Переключиться на виртуальную машину ART в меню разработчика могут владельцы устройств под управлением Android 4.4 с процессором Snapdragon.

Развитие данной технологии имеет огромный потенциал. На карте стоит развенчание мифа о медлительности и нестабильности Android, что не только порадует владельцев устройств под ее управлением, но и ликвидирует наиболее серьезный аргумент в спорах со стороны приверженцев iOS.

На данный момент представители компании Google не сообщают о сроках окончательного внедрения и замены Dalvik на ART. Хочется верить, что это произойдет уже очень скоро.

Источник

Как работает Android. Архитектура платформы

Думаю, что каждому начинающему разработчику тяжело понять как Android устроен и в принципе из чего он состоит. В этой статье я постараюсь наиболее детально и понятно расписать как система Android спроектирована.

Начнем со схемы, на которой визуально отображены все основные компоненты архитектуры, а ниже детально (насколько это возможно) рассмотрим каждый из них.

Linux Kernel

Данный уровень является базовым в архитектуре Android, так как вся система Android построена на ядре Linux с некоторыми архитектурными изменениями.

Основные задачи, выполняемые ядром.

Ядро содержит в себе драйверы, необходимые для взаимодействия с оборудованием. Например, возьмем Bluetooth. В наше время сложно найти устройство, которое бы не включало в себя эту функцию. Поэтому ядро должно включать драйвер для работы с ним. На схеме выше как раз таки перечислены все драйверы, входящие в ядро Linux, поэтому не будем перечислять их все по отдельности.

Power Management — это своего рода система управления питанием. Она предоставляет различные средства, с помощью которых приложение может реагировать на режимы питания устройства, а также поддерживать необходимые компоненты устройства активными. Например, при чтении книги нам было бы удобно, если бы экран оставался постоянно активным. Или когда мы включаем музыку и она продолжает проигрываться в фоне при отключенном экране.

Помимо вышеперечисленного, ядро Linux обеспечивает управление памятью и процессом.

Управление памятью.
При запуске различных приложений ядро ​​гарантирует, что пространство памяти, которое они используют, не конфликтует и не перезаписывает друг друга. Также оно проверяет, что все приложения получают достаточный объем памяти для своей работы, и в то же время следит, чтобы ни одно приложение не занимало слишком много места.

Управление процессом.
Каждое приложение в Android работает в отдельном процессе. Ядро же отвечает за управление этими процессами, а именно за создание, приостановку, остановку, или завершение процессов, за одновременное выполнение нескольких процессов, обмен данными между процессами, запуск процессов в фоновом режиме. Помимо этого ядро распределяет работу между процессорами устройства, что максимизирует производительность устройств с несколькими ядрами.

Hardware Abstraction Layer (HAL)

HAL обеспечивает связь между драйверами и библиотеками. Состоит он из нескольких библиотечных модулей, каждый из которых реализует интерфейс для определенного аппаратного компонента (Bluetooth, Камера итд.). И когда к оборудованию устройства обращаются через API-интерфейс, загружается необходимый для его работы модуль.

Если объяснять на пальцах, то когда от приложения поступает какое-либо сообщение, HAL его обрабатывает таким образом, чтобы оно стало понятным для драйверов. И наоборот.

Android Runtime (ART)

Основным языком Android был выбран Java, поскольку это один из самых популярных языков программирования. Для Java существует много наработок и специалистов, а написанные на нем программы переносимы между операционными системами.

Но для того, чтобы программа работала на Java необходима виртуальная машина ‒ Java Virtual Machine. В Android используется виртуальная машина Android Runtime (ART). Эта машина специально оптимизирована для работы на мобильных устройствах: с нехваткой памяти, с постоянной выгрузкой и загрузкой приложений и т.д. В версиях Android ниже 5.0 Lollipop, использовалась виртуальная машина Dalvik — старая реализация виртуальной машины для Android.

В ART, как и в Dalvik, используется свой формат байт-кода ‒ DEX (Dalvik executable). При сборке приложения исходные файлы сначала компилируются в файлы типа class обычным компилятором, а затем конвертируются специальной утилитой в DEX .

И Dalvik, и ART оптимизируют выполняемый код, используя механизм компиляции just-in-time (JIT) — компиляция происходит во время выполнения приложения, что позволяет оптимизировать код для выполнения на конкретном устройстве. При этом байт-код приложения можно переносить на другие устройства.

ART может компилировать байт-код заранее, а не во время выполнения, используя ahead-of-time (AOT). Система сама решает, когда и какие приложения необходимо скомпилировать. Например, когда устройство не загружено и подключено к зарядке. При этом ART учитывает информацию о приложении, собранную во время предыдущих запусков, что дает дополнительную оптимизацию.

Native C/C++ Libraries

Набор библиотек, написанных на языках C или C++ и используемых различными компонентами ОС.

• WebKit — представляет из себя движок веб-браузера и другие связанные с ним функции.
• Media Framework предоставляет медиа кодеки, позволяющие записывать и воспроизводить различные медиа-форматы.
• OpenGL — используется для отображения 2D и 3D графики.
• SQLite — движок базы данных, используемый в Android для хранения данных.

Java API Framework (Application Framework)

Набор API, написанный на языке Java и предоставляющий разработчикам доступ ко всем функциям ОС Android. Эти API-интерфейсы образуют строительные блоки, необходимые для создания приложений, упрощая повторное использование основных, модульных, системных компонентов и сервисов, таких как:

• Activity Manager — управляет жизненным циклом приложения и обеспечивает общий навигационный стек обратных вызовов.
• Window Manager — управляет окнами и является абстракцией библиотеки Surface Manager.
• Content Providers — позволяет приложению получать доступ к данным из других приложений или обмениваться собственными данными, т.е. предоставляет механизм для обмена данными между приложениями.
• View System — содержит строительные блоки для создания пользовательского интерфейса приложения (списки, тексты, кнопки итд.), а также управляет событиями элементов пользовательского интерфейса.
• Package Manager — управляет различными видами информации, связанными с пакетами приложений, которые в настоящее время установлены на устройстве.
• Telephony Manager — позволяет приложению использовать возможности телефонии.
• Resource Manager — обеспечивает доступ к таким ресурсам, как локализованные строки, растровые изображения, графика и макеты.
• Location Manager — возможность определения местоположения.
• Notification Manager — отображение уведомлений в строке состояния.

System Apps

Верхний уровень в архитектуре Android, который включает в себя ряд системных (предустановленных) приложений и тонну других приложений, которые можно скачать с Google Play.

Системные приложения на всех устройствах разные, но все они являются предустановленными производителями устройства (приложение для SMS-сообщений, календарь, карты, браузер, контакты итд.).

Этот уровень использует все уровни ниже (если смотреть на схему) для правильного функционирования приложений.

Полезные ссылки

Официальная документация.
Hardware Abstraction Layer (HAL) на wiki.
Android Runtime на wiki.

Источник