Android ART dex2oat 浅析
内核工匠 2022-09-29


一、什么是dex2oat


Dex2oat (dalvik excutable file to optimized art file) 是一个对 dex 文件进行编译优化的程序,在我们的 Android 手机中的位置是 /system/bin/dex2oat,对应的源码路径为 android/art/dex2oat/dex2oat.cc通过编译优化,可以提升用户日常的使用体验(包含安装速度、启动速度、应用使用过程中的流畅度等),是 Android Art Runtime 中的一个重要的模块, 本文我们一起来了解下 dex2oat 的功能以及常用的场景。



二、为什么要进行dex2oat转换?


众所周知, Android 虚拟机可以识别的是dex文件,应用使用过程中如果每次将dex文件加载进行内存,解释性执行字节码,效率会很低, 严重影响用户体验。通过dex2oat 优化后, 可以在系统运行之前利用合适的时机将dex文件字节码提前转化为虚拟机可以执行运行的机器码,后续直接从效率更高的机器码中运行,则运行阶段更加流畅,优化用户体验。

Dex2oat的主要触发场景



三、几种dex2oat 相关的文件


Dex文件:Dex文件是Android 虚拟机识别的一种可执行文件,我们可以解压一个apk, 获取其中的class.dex文件, 通过dexdump 命令工具对dex 文件进行解析,查看文件内容,更多格式说明查看参考资料 1。


Oat文件:art执行的文件,dex2oat程序编译dex文件的产物。我们可以通过oatdump 查看oat文件具体内容。


Odex文件: Optimizied dexfile, dex文件已经dexopt操作优化后的产物,和dex文件类似,使用了一些优化操作码。


Art文件:Image文件,记录应用启动热点函数相关地址,方便寻址。


Vdex文件:Verified dex,主要包含dex和quicken info信息。Andorid 8.0新增机制产生的文件,其目的主要是为了跳过verified流程,减少dex2oat执行时间。



四、如何使用Dex2oat


4.1  Dex2oat用法


Dex2oat工具的常用参数如下:



4.2  Dex2oat日志解析



从日志中可以看出,在dex2oat发起时具体的编译类型、线程数以及编译原因等等。


常见的编译类型:verify、quicken、space-profile、space、speed-profile、speed、everything, 具体效果从字面上比较好理解, 越后面的类型编译时间越长,占用的空间也越大,运行时打开速度也越快,典型空间换时间思路的体现,其中profile类型的编译方式主要是根据JIT运行过程中热点函数的情况进行编译,JIT机制不进行展开,可以查阅相关资料。



4.3  和dex2oat相关的系统配置


[pm.dexopt.ab-ota]: [speed-profile]

[pm.dexopt.bg-dexopt]: [speed-profile]

[pm.dexopt.boot]: [verify]

[pm.dexopt.first-boot]: [quicken]

[pm.dexopt.inactive]: [verify]

[pm.dexopt.install]: [speed-profile]

[pm.dexopt.shared]: [speed]



4.4  如何手动发起dex2oat操作


通过以上介绍参数含义后,我们可以在adb shell 下通过命令行方式直接发起dex2oat操作,例如强制编译微信:

adb shell cmd package compile -m speed-profile -f com.tencent.mm


清除配置文件数据并移除经过编译的代码:

adb shell cmd package compile --reset com.tencent.mm


下面对具体调用的流程进行分析。



五、Dex2oat 流程分析


本次分析基于Android Q 代码。上述触发场景主要涉及PackageManagerService , 所以从该服务作为入口,分析dex2oat的相关流程。


应用在发起dex2oat时,主要通过PMS中接口调用installd触发的,相关调用函数performDexOpt ,该函数在上述应用安装以及启动的时候都会涉及,所以主要查看下这个函数的调用流程,详见代码:



传入参数DexoptOptions , 可以通过该参数指定编译包名,编译类型以及标志,返回编译是否成功。常见编译标志位:



接下来的调用流程:



以上是Framework中Dex2oat 的调用流程, 感兴趣的同学可以跟踪代码查看具体细节。


系统经过installd 的dexopt编译,通常会利用一些关键的日志查看dex2oat相关的信息, 比如计算dex2oat运行耗时以及最终的编译状态。


Installd dexopt代码小结:


1.检测dexopt  classloader context 和相关的flag。


2.解析传入参数,生成dex2oat 命令, 最后通过RunDex2Oat 执行。 


常见的dalvik参数控制属性值,更多标志位参考详见参考资料2:



经过上述命令,最终调用到底层libart中相关代码,下面我们查看dex2oat调用的流程图, 了解dex2oat的相关流程。


流程图


Dex2oat逻辑小结:


1. 处理命令行参数;


2. 判断dex2oat的setup是否完成;


3. 根据是否为image类型,分别调用CompileImage或CompileApp的处理,CompileImage和CompileApp的主要功能逻辑类似,主要通过CompilerDriver对dexfile 进行编译。



六、Dex2oat常见修改思路


前面介绍了dex2oat一些优化以及相关的流程,虽然能够提高系统的流畅度,如果在不合适的时机发起,很有可能影响到其他用户操作,需要针对这一类情况进行修改。


以下是常见的修改思路:


1. 根据场景和负载情况调整dex2oat 编译参数,如编译类型,编译线程数量等。


2. 调整boot.img编译资源,预加载资源文件列表。


3. 后台并行编译。在系统空闲或者首次加载dex文件的时候预先触发dex2oat流程,从而加快后续使用dex文件的速度。


举例:后台应用安装导致大量资源被dex2oat占用导致前台进程卡顿


dex2oat 优化后虽然能够增加应用运行的流畅度, 但是如果在短时间内大量发起则会影响用户界面操作, 造成负面的影响。所以发现应用是因为后台自动更新时, 则可以限制dex2oat运行的线程数量,尽可能的减少对前面进程的影响。



七、总结


本文从dex2oat日志输出和使用命令出发,介绍了dex2oat常用的场景以及相关的调用流程,以此为根据简单讨论了常见dex2oat优化方面的思路,希望能起到抛砖引玉的作用,加深读者对dex2oat的原理流程的了解。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • C语言
  • 编程
  • 软件开发
  • 程序
  • STM32如何移植uCGUI,看这里!

    [导读]第一部分:在UCGUI移植之前在移植之前,首先要了解在网上下的UCGUI 3.98源码的文件结构是。UCGUI 3.98源码中有三个文件夹:1)“too

    11-22
  • 嵌入式汇编语言学习经验

    [导读]最近参与了一个项目,需要用嵌入式汇编写测试程序。汇编程序写过,C程序也写过,但是将它们混合起来写还是第一次,完全没有概念。只能上网找资料,自己慢慢摸索。

    11-22
  • 数字示波器在高频信号采集中的应用

    1 高频信号的采集 当要对一个高频信号(比如高达100MHz的雷达波形)进行采集和处理的时候。通常会设计一个高速或者超高速硬件采集电路,包括放大部分、滤波部分;A/D和D/A转换部分等,这种电路的要求非常高,要求边采集边存储,电路速度高,而且要考虑各种辐射干扰等,同时,目前市场上成品价格很难承受。并且根据采样定理,一个最高频率为/的连续信号,完全可以用时间上相隔了=1/2f的一系列离散采样值来表示...

    11-22
  • 单片机C语言static属性和数码管显示程序

    简介:static从英文上翻译是静态的意思,在C语言中static所起的作用也正是静态。对于局部变量而言,其作用域是局部的如某一子函数体,程序在每次执行时调用该

    11-21
  • LEMO产品进入EPLAN Data Portal绘图平台部件数据库

      EPLANDataPortal是一个基于web网络的平台,可以让工程师即时访问众多部件制造商的电气原理图,从现在开始,LEMO的连接器也加入了EPLANDa

    11-21
  • DAC0832三种波形的C语言程序

    波形发生器作为一种常用的应用电子仪器设备,传统的波形发生器可以完全用硬件电路搭建,如应用555 振荡电路可以产生正弦波,三三角波,方波等波形,传统的波形发生器多

    11-17
  • 虚拟仪器发展趋势及其对军用测试技术的影响

    1 引言从1986年NI公司提出VI概念到现在,经过十几年的发展,不仅VI技术本身的内涵不断丰富,外延不断扩展,在军事和民用领域均得到了广泛的应用,而且对现代测控技术产生了深远的影响。例如,VI原来最核心的思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化,以便最大限度地降低系统成本,增强系统功能与灵活性。由IT产业特征决定了VI技术也必须走标准化、开放性这条技术路线,目前VI已发展成具有G...

    11-16
  • 漫画:什么是 “跳表” ?

    —————  第二天  ————— 如何进行二分查找呢? 首先根据数组下标,定位到数组的中间元素: 由于要查找的元素20,大于中间元素12,再次定位到数组右半部分的中间元素: 这一次定位到的元素正好是20,查找成功。 如果数组的长度

    11-03
  • 总结4个Python数据读取的常见问题

    read_csv()是python数据分析包pandas里面使用频次较高的函数之一。它包括的参数差不多20个,可能一开始未必需要完整知道每个参数作用。不过,随着

    10-26
  • AWTK能为现代GUI编程带来何种改变?

    AWTK是一个伸缩性极强的嵌入式图形框架,它的诞生会给GUI编程研发工程师带来哪些改变?AWTK是一个伸缩性极强的嵌入式图形框架,可在Cortex-M3这样低端

    10-26
  • 可编程中断控制器8259其内部结构及引脚图

    [导读] 中断系统的使用极大的提高了CPU的利用率。中断是一种机制,这种机制实现的过程可分为请求-->响应-->服务-->返回。可编程中断控制器8259A是In

    10-24
下载排行榜
更多
广告