一、概念

2014年10月16日，Google发布Android 5.0（棒棒糖Lollipop），ART全面取代Dalvik成为Android虚拟机运行环境，至此，Dalvik退出历史舞台。

ART代表Android Runtime，其处理应用程序执行的方式完全不同于Dalvik，Dalvik是使用字节码解释器与JIT即时编译器来执行代码。而ART则是在应用安装时就将字节码编译成本地机器码，这一机制叫Ahead-Of-Time （AOT）编译。

优点：

• 应用程序启动更快。
• 执行更有效率。

缺点：

• 需要更大的存储空间。
• 需要更长的应用安装时间。
• 系统升级时所有应用都需要重新编译。
  AOT编译生成的oat文件会引用Framework中的代码，一旦系统发生升级，Framework中的实现发生变化，就需要重新修正所有应用程序的oat文件，使得它们的引用是正确的，这就需要重新编译所有的应用。

二、Dalvik字节码

作为运行时的ART可执行Dalvik可执行文件并遵循dex字节码规范。

在应用程序安装时，ART使用dex2oat工具将dex文件编译成oat格式的文件，oat文件中既包含了dex文件中原先的内容，也包含了已经编译好的本地机器码。

三、AOT编译与JIT即时编译器

AOT编译：
Ahead-of-time（AOT）是相对于Just-in-time（JIT）而言的。JIT是在运行时进行字节码到本地机器码的编译，这也是为什么Java普遍被认为效率比C++差的原因。无论是解释器的解释还是运行过程中即时编译，都比C++编译出的本地机器码执行多了一个耗费时间的过程。而AOT就是向C++编译过程靠拢的一项技术：当APK在安装的时候，系统会通过一个名称为dex2oat的工具将APK中的dex文件编译成包含本地机器码的oat文件存放下来。这样做之后，在程序执行的时候，就可以直接使用已经编译好的机器码以加快效率。

ART与Dalvik整体流程_基于Android5.0

2016年8月22日，Google发布Android 7.0（牛轧糖Nougat），JIT即时编译器回归，形成AOT/JIT混合编译模式。
这种混合编译模式的特点是：

• 应用在安装的时候dex不会被AOT编译。
• 应用在运行时dex文件先通过解释执行，与此同时，热点代码会被识别并被JIT即时编译器编译成本地机器码后存储在jit code cache中，并生成profile文件以记录热点代码的信息。
• 手机进入空闲和充电状态的时候，系统会扫描App目录下的profile文件并执行AOT编译。

可以看出，混合编译模式综合了AOT和JIT的各种优点，使得应用在安装速度加快的同时，运行速度、存储空间和耗电量等指标都得到了优化。

AOT/JIT混合编译模式

四、指令集架构

同Dalvik虚拟机，基于寄存器架构。

五、垃圾收集器

ART有多个不同的GC方案，这些方案包括运行不同垃圾回收器。默认方案是CMS（并发标记清除）方案。除CMS方案外，当应用将进程状态更改为察觉不到卡顿的进程状态（例如，后台或缓存）时，ART将执行堆压缩。

ART还引入一种基于位图的新内存分配程序，称为RosAlloc。在RosAlloc中，允许在线程本地区域存储小对象，这就避免了全局锁的等待时间，因而性能优于Dalvik虚拟机使用的DlMalloc。