概要
Android4.4以上开始使用ART虚拟机，这是我们之前使用的Dalvik虚拟机，为什么谷歌突然换成了在Android上工作的虚拟机呢？ 答案只有一个。 ART虚拟机更好。
1. Dalvik虚拟机基本知识简介
Dalvik的基本概念
Dalvik虚拟机是安卓程序的虚拟机，其指令集基于寄存器架构，运行自己的文件格式——dex字节码，主要负责对象的生命周期管理、堆栈管理、线程管理
android使用的Java代码与Java虚拟机相似，是android中Java程序的执行基础。
但是，dalvik虚拟机和Java虚拟机有很大的区别。
1 )、dalvik基于寄存器，而JVM基于堆栈
2 )、Dalvik执行特定的DEX文件格式，JVM执行*.class文件格式。
优点：
1 )事先优化代码，而不是在编译时等到运行时
2 )旨在高效运行多个虚拟机实例，其中虚拟机较小，使用空间也较小。
3 )为了简化解释器，常量池已更改为只使用32位索引
2、Dalvik流程管理：
dalvik流程管理依赖于linux的流程体系结构。 例如，如果要为APP应用程序创建进程，请使用Linux fork机制复制进程。 在许多情况下，复制过程比创建过程更有效率。
Zygote是虚拟机进程，也是虚拟机实例的孵化器，由init进程启动。 首先，system_server(android大多数系统服务的守护进程将孵化。 socket等待请求命令，并在APP应用程序启动时发出请求，zygote fork新的APP应用程序进程。 每次系统请求执行Android APP应用程序时，zygote都会使用lllogote
由于不同的APP应用程序在不同的进程空间中运行，因此当一个虚拟机关闭或意外中止时，可以最大限度地保护APP应用程序的安全和独立执行，而不会影响其他虚拟机。
随着使用时间的延长，安卓系统越来越慢。 很多中高端的安卓手机在硬件配置上即使比同期的iPhone高出很多，但长期使用后也会反应迟钝。 关于Android系统运行缓慢的原因众说纷纭，其中最广为人知的因素之一是Android中使用的Dalvik虚拟机的性能问题。
为此，谷歌于2014年推出了新的虚拟机ART，试图通过Android4.4系统为用户提供试用，从根本上改善系统的卡顿问题。 然后从Android5.0中废弃了Dalvik，全面推进了ART。
随着越来越多的安卓5.0及以上机型问世，很多终端用户已经使用了带有ART虚拟机的安卓系统。 系统是否真的变快了，还需要经过用户的考验。 首先，我们来看看ART有哪些技术改进。
众所周知，Android系统是以Linux为内核构建的。 谷歌为了降低APP应用的开发难度，适合不同硬件结构的设备，在Linux内核上构建了虚拟机。 安卓APP应用程序使用java开发，在虚拟机上运行。
Dalvik是Android4.4之前使用的虚拟机，它使用联合时间(JIT )技术进行代码转换，每次执行APP融合时将程序代码编译成机器语言并执行。 随着硬件水平的发展和对更高性能的需求，Dalvik虚拟机的不足越来越突出。 所产生的安卓运行时(art )虚拟机处理机制的根本区别在于采用了安卓主频(AOT )技术，并在APP应用安装过程中转换为机器语言，运行时不再解释，APP机箱在内存管理方面，ART也得到了相对较大的改进，对内存分配和回收进行了算法优化，减少了内存碎片，也缩短了回收时间。
下图是Google发布的使用不同性能测试工具时Dalvik和ART的得分对比：
ART工作原理1） 内存管理内存管理优化是ART的一大改进。
ART虚拟机首先从系统空间中获取足够的空间。 这些空间在未使用时不占用物理内存，仅在使用时分配物理内存，不需要时立即返还给系统。 ART根据需要将分配的空间托管在不同的算法上进行管理，主要提供以下内容
如下几种分配算法来进行内存分配，它们的定义可以在ART源码定义中看到：enum AllocatorType {
kAllocatorTypeBumpPointer, // Use BumpPointer allocator, has entrypoints.
kAllocatorTypeTLAB, // Use TLAB allocator, has entrypoints.
kAllocatorTypeRosAlloc, // Use RosAlloc allocator, has entrypoints.
kAllocatorTypeDlMalloc, // Use dlmalloc allocator, has entrypoints.
kAllocatorTypeNonMoving, // Special allocator for non moving objects, doesn't have entrypoints.
kAllocatorTypeLOS, // Large object space, also doesn't have entrypoints.
};
其中后二种是没有跳转表(entrypoints)的，我们主要了解一下前面4种的分配策略：
RosAlloc(Rows of slots Allocator)的分配策略：在Ros Alloc Space分配对象，是一种线性分配方式，将一个大的连续空间划分为多个片，每个片中只能分配固定大小的内存。这种分配方式有一个更加细粒度的结构，可以锁定独立的对象。
BumpPointer：在Bump Pointer Space中分配对象。每一次申请时，分配需要的size，返回end地址的值。然后将end后移sized，作为下一次申请的地址。这种分配采用不计数申请的方式，直到发生out of memory。采用Moving GC的方式进行回收。
TLAB（Thread Local Allocation Block)：在由Bump Pointer Space提供的线程局部分配缓冲区中分配对象，按线程进行管理。每一个线程，从Bump Pointer Space中申请一个block，在线程内使用Bump Pointer的分配策略。由于每一个线程独立在自己的block中分配内存，避免了同步，可以提高效率。
DLMalloc：这是原Dalvik使用的算法 。在Dl Malloc Space分配对象，将memory划分成很多小的数据块，每一个块的前8个或者16个字节作为Header，使用链表来管理空闲的数据块。
使用这些不同算法来分配内存，与Dalvik相比可以有效的减少碎片化，由于碎片化减少，相应也就减少了GC的次数。除此之外，像TLAB这样的算法引入，也减少了申请内存时线程之间的竞争。
在内存回收方面，ART也提供了几种GC算法，GC算法与内存分配算法相对应，关系如下表：
ART在回收memory时，会依据进程状态选择不同的算法。除此之外，ART在GC时采用了读写锁的机制，减少了进程被挂起的时间，因此较之于Dalvik，GC时线程挂起的时间也相应缩短。
我们引用一张Google的图来看一下Android对apk的执行流程（图片从上往下阅读)
Java文件在编译成class文件，然后经过Android平台的dx工具转换为Dex文件后，同Native code（JNI）和资源一起打包成apk，apk安装到手机后解压出Dex文件。Dalvik会通过dexopt工具将Dex优化，成为Odex文件，Odex文件的效率比Dex高，但其中大部分代码仍然需要每次执行时编译；而ART则会将Dex通过dex2oat工具编译得到一个ELF文件，它是一个可执行的文件。 关于Java代码的执行过程，以一段简单的代码为例：
int a = 1;
int b = 2;
public int test() {
① int x = a;
② int y = b;
int z = a + b;
return z;
}
在执行这段Java代码时，Dalvik虚拟机先要把test()方法的每句代码转译成Dex代码，对其中的① ② 两句赋值语句，执行时需要在虚拟机中进行“指令读取—识别指令—跳转—实例操作”的解析过程；而ART中Java代码都被以方法为单位编译成汇编指令，执行上面这个方法的时候，① ② 两句代码只需要直接拷贝两个寄存器的值，各需要一条汇编指令就可以完成，省去了跳转、指令读取的过程，执行效率也就大大提高了。
总结虚拟机从Dalvik换成ART后，Android系统的性能得到了一定程度的提升。不过ART与Dalvik相比也存在一些缺点，比较明显的表现就是，apk经过dex2oat预编译之后，占用的空间增加，因此Android ROM占用的空间更大。手机在安装下载的apk时，安装时间也明显变长。但在手机硬件配置越来越高的今天，与获得更佳的系统性能相比，这个缺点也就不那么引人注目了。