一、核心架构差异

1. 指令集架构

JVM ：基于栈结构，所有操作（如加法、方法调用）通过操作数栈完成。

特点：指令短小紧凑，但需频繁内存交互（如iload、istore），执行效率低。

Dalvik/ART ：基于寄存器架构，直接操作虚拟寄存器。

特点：单条指令完成复杂操作（如add-int/2addr v1, v2），减少指令分派次数，适合移动设备。

2. 字节码与文件格式

特性

JVM（.class）

Dalvik/ART（.dex）

文件结构

每个类独立.class文件

多类合并为单一.dex文件

冗余处理

常量池按类独立，冗余高

全局共享常量池，去重优化

体积效率

较大（如Google+ APK大4倍）

减少75%体积，I/O效率高1

✅ 关键概念解释：

Dex文件 ：由dx工具合并.class文件生成，去除重复字符串/符号，提升类加载速度。

Odex文件：优化后的Dex，包含目标平台特定指令（Dalvik）或预编译机器码（ART）。

二、执行机制对比

1. 编译方式与性能

Dalvik (JIT)：

运行时动态编译热点代码，缓存机器码。

缺点：每次启动需重新编译，CPU占用高导致耗电26。

ART (AOT+JIT)：

AOT：安装时预编译整个Dex为本地机器码（.oat文件）。

JIT（Android 7.0+）：运行时记录热点代码，空闲时编译（混合模式平衡安装时间与运行效率）。

2. 性能指标对比

维度

JVM

Dalvik

ART

启动速度

中等

慢（需JIT）

快（直接执行）

内存占用

高（栈操作）

中等

低（预编译优化）

存储开销

低

低

高（+10%~20%）

三、内存管理与GC优化

1. 垃圾回收机制

JVM：

标记-清除（Mark-Sweep）、分代收集（G1）。

停顿时间长，不适合实时系统。

Dalvik：

分Zygote堆（预加载核心类）和Active堆（应用对象）。

GC频繁（尤其低内存设备），引发界面卡顿。

ART：

并发标记-清除（Concurrent Mark-Sweep）：GC暂停时间减少60%。

分代收集：优先回收短命对象，提升吞吐量。

2. 堆管理创新

写时复制（Copy-on-Write）：

Zygote进程fork子进程时共享预加载类，减少内存复制。

位图标记（Bitmap Marking）：

GC时单独申请位图空间标记对象，避免对象头开销。

四、设计目标与生态定位

1. JVM：跨平台优先

核心目标："一次编译，到处运行"（依赖各平台JVM实现）。

代价：牺牲性能换取兼容性（如x86/ARM均需适配）。

2. Dalvik/ART：移动端优化

嵌入式适配：

低内存：多进程隔离（每个App独立Linux进程）。

低功耗：AOT减少CPU持续负载。

系统集成：

Zygote预加载核心类，加速应用启动。

Binder IPC替代传统Socket通信。

五、高频概念详解

JIT（Just-In-Time）：

运行时动态编译热点代码（如多次调用的方法）。

典型问题："为何Dalvik的JIT耗电？" → 持续编译增加CPU负载。

AOT（Ahead-Of-Time）：

安装时预编译字节码→机器码，空间换时间。

典型问题："ART安装慢的原因？" → 编译占用额外时间。

Dex vs Class：

Dex合并多个Class，全局常量池共享（如字符串"Landroid/content/Context;"仅存一份）。

Zygote机制：

系统启动时预加载核心类，fork应用进程时直接共享只读内存，加速启动。

六、常见问题

Q：Dalvik、ART与JVM的核心区别是什么？

A： 三者本质是不同生态的运行时环境，核心区别如下：

架构设计：

JVM：栈架构，执行.class文件，指令紧凑但效率低。

Dalvik/ART：寄存器架构，执行.dex文件，指令少且执行快。

编译方式：

JVM：JIT运行时编译，热点代码动态优化。

Dalvik：JIT运行时编译，启动慢但安装快。

ART：AOT预编译+JIT辅助（Android 7.0+），安装时生成机器码，运行效率最高。

内存模型：

JVM：传统堆管理，GC停顿长。

Dalvik：分Zygote/Active堆，GC频繁引发卡顿。

ART：并发标记GC+分代收集，停顿减少60%。

生态定位：

JVM：跨平台通用（服务器/桌面）。

Dalvik/ART：为嵌入式优化（低内存/低功耗）。

Q：为何ART比Dalvik快？

A： 两大关键优化：

AOT预编译：省去运行时解释/编译开销（直接执行机器码）。

GC改进 ：并发标记减少停顿，分代回收提升吞吐量。

代价：存储空间增加10%~20%（典型空间换时间）