浅析 dalvik 虚拟机 JIT 技术的实现

#移动开发 #Android

一、说明
据说 Android 2.2 的虚拟机 dalvik 使用了 JIT 技术，使其运行速度快了 5 倍。dalvik

解释并执行程序，JIT 技术主要是对多次运行的代码进行编译，当再次调用时使用编译之后的机器码，而不是每次都解释，以节约时间。5

倍是测试程序测出的值，并不是说程序运行速度也能达到 5

倍，这是因为测试程序有很多的重复调用和循环，而一般程序主要是顺序执行的，而且它是一边运行，一边编译，一开始的时候提速不多，所以真正运行程序速度提高不是特别明显。

二、JAVA 虚拟机主要的优化技术

1. JIT（Just In Time）最开始指在执行前编译，但是到现在已经发展成为，一开始解释执行，只有被多次调用的程序段才被编译，编译后存放在内存中，下次直接执行编译后的机器码

method 方式：以函数或方法为单位进行编译
trace 方式：以 trace 为单位进行编译（可以把循环中的内容作为单位编译），此方法也包含 method

2. AOT（Ahead Of Time）在程序下载到本地时就编译成机器码，并存储在本地存在硬盘上，以加快运行程度，用此种方式，可执行的程序会变大四五倍

三、dalvik 中 JIT 的实现
每启动一个应用程序，都会相应地启动一个 dalvik 虚拟机，启动时会建立 JIT

线程，一直在后台运行。当某段代码被调用时，虚拟机会判断它是否需要编译成机器码，如果需要，就做一个标记，JIT

线程不断判断此标记，如果发现被设定就把它编译成机器码，并将其机器码地址及相关信息放入 entry table

中，下次执行到此就跳到机器码段执行，而不再解释执行，从而提高速度。

四、dalvik JIT 部分代码分析
android 2.2 代码还未发布，而 2.1 代码中已经加入 JIT 部分，只是默认未打开，以 2.1

代码为例对其原理进行分析，源码位置：$ANDROID_SRC/dalvik/vm/

1. 核心文件

vm/interp/Jit.c
供外界调用的入口
vm/compiler/compiler.c
核心函数的实现
vm/compiler/Frontend.c
编译 method 和 trace 的实现

2. 全局变量

gDvmJit
所有与 JIT 相关的数据及结构都存储于此，各个程序通过它访问 JIT 资源

3. 开关

dvmCompilerStartup() (vm/compiler/Compiler.c) 在虚拟机启动时调用
dvmCompilerShutdown() (vm/compiler/Compiler.c) 在虚拟机关闭时调用

4. 线程

compilerThreadStart() (vm/compiler/Compiler.c)
被 dvmCompilerStartup() 调用，在虚拟机运行过程中一直生存的线程，while

循环判断是否有代码需要编译，如果有，则调用 dvmCompilerDoWork() 对其进行编译

5. 编译成字节码
doCompilerdoWork() 又分 method 和 trace 两种情况进行编译

dvmCompilerMethod() (vm/compiler/Frongend.c)
dvmCompilerTrace() (vm/compiler/Frongend.c)
其中的：dvmCompilerMIR2LIR()，dvmCompilerAssembleLIR()（MIR 和 LIR

都是解释层的中间表示）逐层翻译成机器码

6. 编译后字节码的存储

dvmcompilerSetupCodeCache() (vm/compiler/Compiler.c)
gDvmJit.codeCache：使用 mmap 分配（1024x1024），用于存在编译后的代码
gDvmJit.codeCacheByteUsed：codeCache 的使用情况
gDvmJit.codeCacheFull：codeCache 是否已写满
gDvmJit.pJitEntryTable：entry 表，每个 trace 对应一个 entry

7. 其它线程对 JIT 资源的访问
以下是一个示例，说明从主函数到 JIT 的调用关系如下： AndroidRuntime::Start()->startVm()->_JNIEnv::CallStaticVoidMethod()->Check_CallStaticVoidMethodV()->CallStaticVoidMethodV()->dvmCallMethodV()->dvmInterpret()->dvmMterpStd()->dalvik_mterp()->Dalvik_java_lang_reflect_Method_invokeNative()->dvmInvokeMethod()->dvmInterpret()->dvmJitCheckTraceRequest()->dvmjitLookupAndAdd()
主要函数解释如下：

dvmJitLookupAndAdd()
判断是否有相对某段程序的字节码可用，如果有则返回其地址，如果没有，则做标记，以通知编译线程对其进行编译
dvmCheckJit()
此函数被 define 成 CHECK_JIT()，它来判断什么条件时认为需要编译

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浅析dalvik虚拟机JIT技术的实现

浅析 dalvik 虚拟机 JIT 技术的实现