一文看懂华为方舟编译器

Posted 2021-04-26 圣杰之星

   2019年8月31日， 华为在一片“show me the code ”的追讨声和美国的强势围堵拦截下，上线开源了方舟编译器。看得出来，华为还是略带几分无奈。毕竟作为一家掌握核心技术的公司，早些年，相比其他大型公司，华为在开源领域的贡献，就如同它的掌门人任总一样的低调。开源虽然不挣钱，甚至倒贴钱，但是它对整个生态的构建极其重要。这次把核心的组件方舟编译器开放源代码（部分），看来开发者们确实可以兴奋一阵了。

     本文带大家解疑这次方舟编译器发布的重要信息。

1. 方舟编译器是什么？

请看下图：

        这是方舟编译器的主体框架图，浅蓝色部分为编译器的核心组件。简单的说，其主要实现 Java 程序（源平台程序）到 aarch64 （目标平台）汇编指令的编译过程。那有人就要问了， aarch64是什么？ 为什么要实现Java到aarch64汇编指令的转换？请看下文。

2. 目标平台aarch64是什么？

        aarch64 是armv8处理器64位的一种硬件平台，这里代表移动设备平台，其他的平台还有高通骁龙系列，Imagination公司的PowerVR系列，英特尔x86系列，还有华为的麒麟系列等。

       学过嵌入式开发课程的同学都知道，在我们自己PC上编译好的可执行程序， 是不能简单拷贝到开发板（学习板）上运行的。因为PC机和开发板是两种不同的硬件架构，其可执行程序的指令集都不相同。这里的开发板可以代替移动设备。 华为要想推自主全新的手机平台（鸿蒙+麒麟），新的平台就必须要能够把运行现有的绝大多数应用软件。所以必须要有转换器，编译器来实现这个功能，方舟编译器就来了。

       有了多平台，那就有跨平台的问题，上软件工程课的时候，跟大家提到一个词叫“跨平台”。当时我们重点对比了JAVA的跨平台和Qt（C++）的跨平台的异同点。今天在这里，我们就可以看到方舟编译器里面有这两种典型的跨平台技术的影子。

3. 方舟编译器用来干什么？

        官方解释： 方舟编译器是为支持多种编程语言、多种芯片平台的联合编译、运行而设计的统一编程平台，包含编译器、工具链、运行时等关键部件。

        我们根据上图的框架图来通俗直白解释就是：把用java/Kotin写的Andriod程序编译成可以在将来的鸿蒙操作系统+麒麟处理器上运行的可执行文件。这样一说，大家肯定明白了为什么鸿蒙系统一直不出，而是先出编译器了吧？

       如果方舟编译不能很好的将现有的android程序编译成鸿蒙系统可流畅运行的程序，那么，即使鸿蒙系统发布，估计也没人会用。因为，这影响了开发者的利益，开发者首先会不买账。开发者一不满意，那鸿蒙系统的应用就少，接着，项目很可能就黄了。

4. 方舟编译器的技术原理是怎么的？

       目前， Android 平台的绝大多数应用是使用 Java 语言写的，Android 5.0以上版本采用的是解释执行+JIT(Just in time) +AOT（Ahead of time）综合模式运行Java代码。

• 所谓解释执行， 就是CPU之上运行一个解释器，运行Java程序的时候，每运行一行，解释器就翻译一行Java代码为机器语言，这种方式极其低效。

• 所谓AOT，是指程序运行之前直接把 Java 代码编译为机器语言。这种方式有两个缺点，编译慢和占用空间大。

• 所谓JIT， 是指程序运行起来之后，再实时地把 Java 代码编译成机器语言，再执行。

    不管哪种方式，它的翻译器和编译器都是运行在一个被称为虚拟机（Virtual Machine，简称 VM）的中间层上， 在资源有限的手机上面，转换器和翻译器会来一定的卡顿，另一方面VM 在内存垃圾回收会带来卡顿。这也是为什么Android系统在不管多高硬件配置下长时间运行，仍然会有运行不流畅的一个重要原因。

      华为方舟编译器带来哪些改进？简单的说，它可以将高级语言（Java）直接变成机器代码，无需再通过 Android 操作系统中内置的 VM 编译器去运行程序。

      举个例子，当开发者的一个应用A在应用市场上架之后，用户下载的这个apk软件包就是经过编译之后的， 如果通过方舟编译器的编译，A.apk这个软件包就已经被转换成cpu可以识别的机器代码，所以就可以再手机快速install， start,  run 。而不是像之前一样，这个A.apk里面是一些可以给虚拟机解释和翻译的字节码文件（.class文件或者kotlin_metadata文件）。

     不由得感叹一句，天下大势，分久必合，合久必分。当初引入虚拟机，是为了一次编译，处处可运行。如今为了性能，又丢掉虚拟机。

5. 方舟编译器的亮点在哪儿？

• 安卓性能革命，大幅提升运行效率。

• 更高效内存回收机制。

• 为下一步鸿蒙OS出世扫清障碍。
  

官方网站

>>https://www.openarkcompiler.cn

>>https://code.opensource.huaweicloud.com/HarmonyOS/OpenArkCompiler

>>https://gitee.com/harmonyos/OpenArkCompiler