AOT编译器和JIT编译器在ART中的区别

Question

在 Marshmallow 中，ART 添加了 AOT 编译器。从 Android N 开始，除了 AOT，还添加了 JIT 编译器。

AOT 编译器的具体工作/特点以及 JIT 编译器的工作/特点是什么？

- 0xAliHn

Answer 1

在Android中，Java类被转换为DEX字节码。通过ART或Dalvik运行时，将DEX字节码格式翻译成本地机器代码。

Dalvik是一种基于JIT（即时编译）的引擎。使用Dalvik有缺点，因此从Android 4.4（KitKat）开始引入了ART作为运行时，并且从Android 5.0（Lollipop）开始完全替代了Dalvik。 Android 7.0添加了一个具有代码分析功能的JIT编译器到Android运行时（ART），它不断提高Android应用程序的性能。

(Dalvik使用JIT（即时编译），而ART使用AOT（预先编译）。)

即时编译（JIT）:

使用Dalvik JIT编译器，每次运行应用程序时，动态将一部分Dalvik字节码转换为机器代码。随着执行的进行，将编译并缓存更多的字节码。由于JIT只编译部分代码，因此其内存占用较小，可以在设备上使用较少的物理空间。

预先编译（AOT）:

ART配备了一个预先编译器。在应用程序的安装阶段，它会静态地将DEX字节码转换为机器代码并存储在设备的存储器中。这是一个在应用安装时发生的一次性事件。

Android N包括混合运行时:

不会在安装期间进行任何编译，并且应用程序可以立即启动，字节码被解释执行。ART中有一个新的、更快的解释器，并且它还配备了一个新的JIT，但JIT信息不会保存。相反，在执行过程中对代码进行分析，并保存所得到的数据。

ART的好处:

• 在安装期间完成DEX字节码翻译，因此应用程序运行更快。
• 直接执行本地代码，减少应用程序启动时间。
• 节省电池电量，因为无需逐行解释字节码。

改进的垃圾收集器。

ART 的缺点：

• 由于在安装过程中需要将 DEX 字节码转换为机器码，因此应用程序安装需要更长的时间。

• 由于安装时生成本地机器码存储在内部存储器中，所以需要更多的内部存储空间。

- Mitesh Vanaliya

Answer 2

编译器需要两样东西来生成高效的代码：信息和资源。

JIT编译器比AOT编译器拥有更多的信息。静态分析在一般情况下是不可能的（你想知道程序中几乎所有有趣的事情都可以归结为停机问题或Rice定理），即使在特殊情况下也很困难。JIT编译器没有这个问题：它们不必静态地分析程序，而是可以在运行时动态观察它。

此外，JIT编译器有一些AOT编译器所没有的技术，最重要的一项是去优化。现在，你可能会认为，为什么去优化对性能很重要？如果你可以去优化，那么你就可以过度地进行实际上是无效的优化（例如内联可能是多态的方法调用），如果发现错误，那么你可以反悔到未内联的状态（例如）。

然而，还有一个资源的问题：AOT编译器可以花费任意时间，并使用任意数量的内存。JIT编译器必须从用户现在想要使用的程序中窃取资源。

通常情况下，这不是问题。我们今天的计算机是如此强大，以至于JIT的可用资源总是足够的。特别是当大量新代码一次性引入系统时，JIT会使用最多的资源，这通常发生在程序启动时，或者当程序从一个阶段过渡到另一个阶段（例如，从解析配置文件到设置对象图，或者从完成配置到开始实际工作），此时程序本身通常还没有使用太多资源（尤其是在程序启动期间）。Azul JCA是一个很好的例子。在其最大配置中，它有864个核心和768 GiByte RAM（请注意，它们已经很长时间没有出售了，所以实际上是几年前的技术）。根据Azul的测量，当JIT非常努力地工作时，它可能使用50个核心。仍然有超过800个核心可供程序、系统和GC使用。

然而，您典型的Android设备并没有1000个核心和1 TiB内存。当用户启动WhatsApp时，他想立即写一条消息。他不想等待500毫秒，让JIT热身。现在就要。

这正是AOT在这里具有吸引力的原因。还要注意，JIT编译不仅会从正在运行的程序中窃取资源，还需要电池电力，并且每次运行程序时都需要电力，而AOT编译器只需要在安装应用程序时花费一次电力预算。

您甚至可以将编译推迟到应用商店或开发人员，就像苹果公司所做的那样，但苹果公司具有更受限制的可能目标平台集合的优势，因此对于Android来说，在设备上进行AOT编译似乎是一个合理的折衷方案。

- Muhammad Farhan Habib

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你的回答很好，但是太长了。 - Det

很好的答案。即使更长，我仍然喜欢阅读它。我在想JIT可用的额外信息是否真的对性能提升有多大帮助。 - Trilarion

@farhan 为什么在构建apk时，Android不直接编译.oat或本地二进制文件，以便在安装应用程序后无需进行编译？ - Siva

Answer 3

JIT和AOT的区别

.java -> .class -> .dex(by DX, D8) -> machine byte code

即时编译（JIT） - Dalvik（基于寄存器） - 在执行之前生成机器字节码。它的内存占用更小，但CPU使用量更大（滞后），有时性、电池寿命短。

预先编译（AOT） - Android Runtime（ART） - 在安装期间生成机器字节码。在API 19中引入，并在API 21中成为默认设置。首次启动需要更长时间。 ART优化了内存分配和垃圾回收器（GC）-只进行一次迭代。

从API 24开始，ART采用混合方法，结合了AOT和JIT [ClassLoader]

- yoAlex5

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你的意思是在API 21中成为了默认值吗？ - Anwar