apk的class是什么时候转成机器码的

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前文[[20250124-apk打包过程]]了解到 apk 里面最终还是 class 字节码，我们知道 CPU 只能执行机器码，那 class 是什么时候被转成机器码的呢？

1. DEX 文件生成（编译时）

  • 操作：在 APK 打包过程中，Java/Kotlin 代码首先被编译为.class文件，然后通过 D8/R8 工具转换为 DEX（Dalvik Executable）文件。
  • 结果：DEX 文件是 Android 系统专用的字节码格式，但它仍然是中间代码，而不是机器码。
  • 原因：
    • DEX 文件是平台无关的，可以在任何 Android 设备上运行。
    • DEX 文件比机器码更紧凑，减少了 APK 的体积。

2. 机器码生成（安装时或运行时）

  • 操作：DEX 文件最终会被转换为机器码，这个过程发生在应用安装时或应用运行时，具体取决于 Android 系统的版本和配置。

2.1 安装时编译（AOT - Ahead Of Time）

  • 适用场景：Android 5.0（API 21）及以上版本，使用 ART（Android Runtime）时。
  • 过程：
    • 当用户安装 APK 时，系统会调用dex2oat工具将 DEX 文件编译为机器码（.oat文件）。
    • 编译后的机器码存储在设备的/data/dalvik-cache/目录下。
  • 优点：
    • 应用启动时直接运行机器码，性能更高。
    • 减少运行时的 CPU 和内存开销。
  • 缺点：
    • 安装时间较长，尤其是对于大型应用。
    • 占用更多的存储空间（因为机器码比 DEX 文件更大）。

2.2 运行时编译（JIT - Just In Time）

  • 适用场景：Android 7.0（API 24）及以上版本，ART 引入了 JIT 编译器作为 AOT 的补充。
  • 过程：
    • 在应用运行时，ART 会动态地将热点代码（频繁执行的代码）从 DEX 文件编译为机器码。
    • 编译后的机器码存储在内存中，供后续执行使用。
  • 优点：
    • 安装时间更短，因为不需要在安装时编译所有代码。
    • 节省存储空间，因为只有热点代码会被编译为机器码。
  • 缺点：
    • 应用启动时可能会有短暂的性能损失，因为部分代码需要在运行时编译。

2.3 混合模式（AOT + JIT）

  • 适用场景：Android 7.0 及以上版本。
  • 过程：
    • 在安装时，系统会对部分关键代码进行 AOT 编译，以提高启动性能。
    • 在运行时，系统会对热点代码进行 JIT 编译，以优化长期运行的性能。
  • 优点：
    • 兼顾安装时间和运行性能。
    • 动态优化热点代码，提升整体性能。

3. 为什么需要转换为机器码？

  • 性能：机器码是 CPU 直接执行的指令，运行速度比解释执行的字节码快得多。
  • 效率：通过 AOT 或 JIT 编译，可以减少运行时的 CPU 和内存开销。
  • 兼容性：DEX 文件是平台无关的，而机器码是平台相关的，转换过程确保了应用可以在不同设备上高效运行。

通过这种方式，Android 系统能够在保证兼容性的同时，最大限度地提升应用性能。

明天再详细了解一下什么是机器码