Java 虚拟机原理Dalvik 虚拟机 ( 简介 | CPU 指令集 | Dalvik 虚拟机内存 )

Posted 2021-10-03 韩曙亮

文章目录

• 一、Dalvik 虚拟机简介
• 二、CPU 指令集
• 三、Dalvik 虚拟机内存

一、Dalvik 虚拟机简介

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android $5.0$ 之前使用的是 Dalvik 虚拟机 , $5.0$ 之后使用的是 ART 虚拟机 ;

Dalvik 虚拟机 也是 Java 虚拟机的一种 , 但是其没有获得 Sun 的测试审核 , 经过 Sun 公司测试 , 审核 , 授权后 , 虚拟机才能叫做 Java 虚拟机 , 只是名字上有区别 , 但是其还是符合 JVM 规范的 ;

同理 , 手机厂商必须经过 Google 测试审核之后 , 才能叫 Android 手机 ;

Dalvik 虚拟机 的 内存结构 , 与 JVM 有一定的区别 ;

• JVM 主要在 PC 端使用 , 运行在 x86 架构 CPU 上 ;
• DVM 主要是在手机端使用 , 运行在 arm 架构 CPU 上 , DVM 的内存优化比较高 ;

二、CPU 指令集

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不同架构上的 Java 虚拟机 实现也是不同的 ;

CPU 架构参考 【C 语言】CPU 架构 ( CPU 指令集类型 | CPU 指令类型 | CPU 架构 )

• RISC : Reduced Instruction Set Computers , 精简指令集 , 手机使用的 ARM 芯片 ( 高通 ) 就是精简指令集 , Android 是基于 ARM 架构的操作系统 ;

• CISC : Complex Instruction Set Computers , 复杂指令集 , PC 机的 x86 架构 CPU ( Intel , AMD ) 就是复杂指令集 ; Linux , Windows 是基于 x86 架构的操作系统 ;

复杂指令集示例 : 复杂指令集中 , 所有的动作都是定义好的 ,

• 以做菜为例 : 洗菜 , 切菜 , 炒菜 , 放调料 , 装盘 ; 将所有步骤定义好 ; 只要 $5$ 个指令 , 就可以完成 ;
• 运行速度高 , 效率高 , 功耗低 ;

精简指令集示例 : 精简指令集中 , 只有最基础的指令 , 复杂指令需要自己合成 ;

• 以做菜为例 : 洗菜 ( 放水 , 放菜 , 搅拌 , 沥干 ) , 切菜 ( 准备案板 , 准备菜刀 , 切片 ) , 炒菜 ( 起锅 , 烧油 ) , 放调料 ( 放花生油 , 放酱油 , 放盐 ) , 装盘 ( 准备盘子 , 从锅里倒在盘子中 ) ; 需要 $14$ 个指令 , 才能完成 ;
• 需要为每个步骤输入指令 , 速度慢 , 效率低 , 功耗高 ;

CPU 位数 : $64/32$ 位 , 表示单次读取指令的吞吐量 , $64$ 位表示一次可以读取 $64$ 位 ( $8$ Byte ) 的指令 ;

三、Dalvik 虚拟机内存

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DVM 堆分为 $2$ 部分 , Active Heap 和 Zygote Heap ;

Android 系统刚启动的时候 , 没有启动应用 , 只有 Zygote 进程 , 所有的应用都是 Zygote 进程 fork() 启动的 ;

Zygote Heap 就是 Zygote 进程的堆 ;

当有第一个 Android 应用进程启动后 , 就会出现 Active Heap 堆 ;

DVM 内存划分 :

• Zygote Heap 堆内存中 , 有一部分区域的内存是只读的 , 如系统相关的库 , 共享库 , 预置库 , 这些内存数据所有应用公用 ;

• 每个应用都会在 Active Heap 堆中分配一块内存 ;

DVM 借助一些 辅助数据结构 管理堆内存 ;

• Card Table : 记录对象的引用情况 , 辅助 CMS 并行垃圾回收器使用 ;
• Live Heap Bitmap : 记录上一次 GC 后存活的对象 ;
• Mark Heap Bitmap : 记录当前存活的对象 ;

上一次存活 , 本次没有存活的对象 , 是本次需要被回收的对象 ; 这些对象由 Mark Stack 找出 ;

Mark Stack 检索所有的引用对象 , 检查哪些对象需要被回收 ;