dex、vdex、.odex与.oat

转自：https://blog.csdn.net/linxinfa/article/details/107669242

dex、vdex、.odex与.oat文件介绍
1、dex文件
在我们写Java代码的时候，生成的文件是.java文件。
对于PC上的java虚拟机（JVM）运行的是.class。

.java文件转成.class文件，需要jdk工具，转换命令：

javac xxxx.java

关于JVM虚拟机
为了使代码和平台无关，JAVA开发了 JVM，即 Java 虚拟机。它为每一个平台开发一个 JVM，也就意味着 JVM 是和平台相关的。Java 编译器将 .java 文件转换成 .class文件，也就是字节码。最终将字节码提供给 JVM，由 JVM 将它转换成机器码。

在Android端，Android上的Davlik虚拟机是运行.dex。所以还得将.class转成dex文件，即dex文件就是Android Dalvik虚拟机运行的程序。
.class转成dex文件 需要使用dx.bat工具，dx.bat工具在Android SDK中build-tools目录中可以找到，转换命令：

dx --dex --output = C:\output.dex C:\test
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其中C:\output.dex表示输出文件，C:\test表示原文件的路径名。

关于Dalvik虚拟机
Dalvik是Google公司自己设计用于Android平台的虚拟机，.dex格式是专为Dalvik设计的一种压缩格式，适合内存和处理器速度有限的系统。Dalvik 经过优化，允许在有限的内存中同时运行多个虚拟机的实例，并且每一个Dalvik 应用作为一个独立的Linux 进程执行。独立的进程可以防止在虚拟机崩溃的时候所有程序都被关闭。
很长时间以来，Dalvik虚拟机一直被用户指责为拖慢安卓系统运行速度不如IOS的根源。
2014年6月25日，Android L 正式亮相于召开的谷歌I/O大会，Android L 改动幅度较大，谷歌将直接删除Dalvik，代替它的是传闻已久的ART。

关于ART
Dalvik 使用 JIT（Just in time）编译，而 ART 使用 AOT（Ahead of time）编译。Android 7.0 向 ART 中添加了一个 just-in-time（JIT）编译器，这样就可以在应用运行时持续的提高其性能。
ART 和 Dalvik 一样使用的是相同的 DEX 字节码。编译好的应用如果使用 ART 在安装时需要额外的时间用于编译，同时还需要更多的空间用于存储编译后的代码。
由于 ART 直接运行的是应用的机器码（native execution），它所占用的 CPU 资源要少于 使用 JIT 编译的 Dalvik。由于占用较少的 CPU 资源也就消耗更少的电池资源。

关于JIT (Just In Time )
使用 Dalvik JIT 编译器，每次应用在运行时，它实时的将一部分 Dalvik 字节码翻译成机器码。在程序的执行过程中，更多的代码被被编译并缓存。由于 JIT 只翻译一部分代码，它消耗的更少的内存，占用的更少的物理存储空间。

关于AOT(Ahead Of Time）
ART 内置了一个 Ahead-of-Time 编译器。在应用的安装期间，他就将 DEX 字节码翻译成机器码并存储在设备的存储器上。这个过程只在将应用安装到设备上时发生。由于不再需要 JIT 编译，代码的执行速度要快得多。

常规的反编译dex流程：
1、拿到apk文件，然后解压 ，得到 class.dex 文件
2、用dex2jar 把 class.dex 还原成 classes-dex2jar.jar 文件
3、用 jd-gui.exe 把 classes-dex2jar.jar 文件打开，就可以看到源码了。

2、vdex文件
在讲odex之前，需要先讲vdex（Android O开始加入的）
package直接转化的 可执行二进制码 文件：
1.第一次开机就会生成在/system/app/<packagename>/oat/下；
2.在系统运行过程中，虚拟机将其 从“/system/app”下 copy到“/data/davilk-cache/”下

为何要搞出个vdex文件
目的不是为了提升性能，而是为了避免不必要的验证Dex 文件合法性的过程，例如首次安装时进行dex2oat时会校验Dex 文件各个section的合法性，这时候使用的compiler filter 为了照顾安装速度等方面，并没有采用全量编译，当app盘启动后，运行一段时间后，收集了足够多的jit 热点方法信息，Android会在后台重新进行dex2oat, 将热点方法编译成机器代码，这时候就不用再重复做验证Dex文件的过程了，

3、odex文件
odex是优化版的dex。
在Android N之前，Dalvik虚拟机执行程序dex文件前，系统会对dex文件做优化，生成可执行文件odex，保存到data/dalvik-cache目录，最后把apk文件中的dex文件删除。

在Android O之后，odex是从vdex这个文件中 提取了部分模块生成的一个新的 可执行二进制码 文件 ， odex从vdex中提取后，vdex的大小就减少了。具体过程：
1.第一次开机就会生成在/system/app/<packagename>/oat/下
2.在系统运行过程中，虚拟机将其 从“/system/app”下 copy到 “/data/davilk-cache/”下
3.odex + vdex = apk的全部源码 （vdex并不是独立于odex的文件，odex + vdex才代表一个apk）

4、oat文件
ART虚拟机使用的是oat文件，oat文件是一种Android私有ELF文件格式，它不仅包含有从DEX文件翻译而来的本地机器指令，还包含有原来的DEX文件内容。APK在安装的过程中，会通过dex2oat工具生成一个OAT文件。对于APK来说，oat文件实际上就是对odex文件的包装，即oat=odex，而对于一些framework中的一些jar包，会生成相应的oat尾缀的文件，如system@framework@boot-telephony-common.oat。