JAVA语言虚拟机与Dalvik虚拟机对比使用讲解-职坐标

JAVA语言虚拟机与Dalvik虚拟机对比使用讲解

小标 2018-08-30 来源：阅读 870 评论 0

摘要：本文主要向大家介绍了JAVA语言虚拟机与Dalvik虚拟机对比使用讲解，通过具体的内容向大家展示，希望对大家学习JAVA语言有所帮助。

本文主要向大家介绍了JAVA语言虚拟机与Dalvik虚拟机对比使用讲解，通过具体的内容向大家展示，希望对大家学习JAVA语言有所帮助。

Dalvik虚拟机的特点

体积小，占用内存空间小

专有的DEX可执行文件格式，体积更小，执行速度更快

常量池采用32位索引值，寻址类方法名、字段名、常量更快

基于寄存器架构，并拥有一套完整的指令系统

提供了声明周期管理、堆栈管理、线程管理、安全和异常管理以及垃圾回收等功能

所有的Android程序都运行在Android系统进程里，每个进程对应着一个Dalvik虚拟机实例

Java虚拟机与Dalvik虚拟机的区别

Java虚拟机运行字节码，Dalvik虚拟机运行Dalvik字节码

Dalvik可执行文件体积更小

Java虚拟机基于栈架构，Dalvik虚拟机基于寄存器架构

实例说明Dalvik字节码比Java字节码体积更小

如下代码

public class Hello{

public int foo(int a, int b){

return (a + b) * (a - b);

}

public static void main(String[] args){

Hello hello = new Hello();

System.out.println(hello.foo(5, 3));

}

执行如下命令进行编译

javac Hello.java

然后执行如下命令反编译查看Java字节码

javap -c -p -classpath . Hello

javap程序位于jdk的bin目录下，说明一下各个参数

-c 对代码进行反汇编

-p 显示所有类和成员

-classpath 查找用户类文件的路径

反编译后的字节码

Compiled from "Hello.java"

public class Hello {

public Hello();

Code:

0: aload_0

1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V

4: return

public int foo(int, int);

Code:

0: iload_1

1: iload_2

2: iadd

3: iload_1

4: iload_2

5: isub

6: imul

7: ireturn

public static void main(java.lang.String[]);

Code:

0: new #2 // class Hello

3: dup

4: invokespecial #3 // Method "<init>":()V

7: astore_1

8: getstatic #4 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;

11: aload_1

12: iconst_5

13: iconst_3

14: invokevirtual #5 // Method foo:(II)I

17: invokevirtual #6 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V

20: return

}</init></init>

执行如下命令生成class文件对应的dex文件

./dx --dex --output=Hello.dex Hello.class

注意：dx程序位于sdk目录/build-tools/版本号/，必须将class文件拷贝到该目录再执行上面的命令，不然会出现各种莫名奇妙的问题。

接着执行如下命令看到dex文件对应的Dalvik字节码

dexdump -d Hello.dex

dexdump程序位于sdk目录/build-tools/版本号/，结果如下

Processing 'Hello.dex'...

Opened 'Hello.dex', DEX version '035'

Class #0 -

Class descriptor : 'LHello;'

Access flags : 0x0001 (PUBLIC)

Superclass : 'Ljava/lang/Object;'

Interfaces -

Static fields -

Instance fields -

Direct methods -

#0 : (in LHello;)

name : '<init>'

type : '()V'

access : 0x10001 (PUBLIC CONSTRUCTOR)

code -

registers : 1

ins : 1

outs : 1

insns size : 4 16-bit code units

00014c: |[00014c] Hello.<init>:()V

00015c: 7010 0400 0000 |0000: invoke-direct {v0}, Ljava/lang/Object;.<init>:()V // method@0004

000162: 0e00 |0003: return-void

catches : (none)

positions :

0x0000 line=1

locals :

0x0000 - 0x0004 reg=0 this LHello;

#1 : (in LHello;)

name : 'main'

type : '([Ljava/lang/String;)V'

access : 0x0009 (PUBLIC STATIC)

code -

registers : 5

ins : 1

outs : 3

insns size : 17 16-bit code units

000164: |[000164] Hello.main:([Ljava/lang/String;)V

000174: 2200 0100 |0000: new-instance v0, LHello; // type@0001

000178: 7010 0000 0000 |0002: invoke-direct {v0}, LHello;.<init>:()V // method@0000

00017e: 6201 0000 |0005: sget-object v1, Ljava/lang/System;.out:Ljava/io/PrintStream; // field@0000

000182: 1252 |0007: const/4 v2, #int 5 // #5

000184: 1233 |0008: const/4 v3, #int 3 // #3

000186: 6e30 0100 2003 |0009: invoke-virtual {v0, v2, v3}, LHello;.foo:(II)I // method@0001

00018c: 0a00 |000c: move-result v0

00018e: 6e20 0300 0100 |000d: invoke-virtual {v1, v0}, Ljava/io/PrintStream;.println:(I)V // method@0003

000194: 0e00 |0010: return-void

catches : (none)

positions :

0x0000 line=7

0x0005 line=8

0x0010 line=9

locals :

Virtual methods -

#0 : (in LHello;)

name : 'foo'

type : '(II)I'

access : 0x0001 (PUBLIC)

code -

registers : 5

ins : 3

outs : 0

insns size : 6 16-bit code units

000198: |[000198] Hello.foo:(II)I

0001a8: 9000 0304 |0000: add-int v0, v3, v4

0001ac: 9101 0304 |0002: sub-int v1, v3, v4

0001b0: b210 |0004: mul-int/2addr v0, v1

0001b2: 0f00 |0005: return v0

catches : (none)

positions :

0x0000 line=3

locals :

0x0000 - 0x0006 reg=2 this LHello;

source_file_idx : 1 (Hello.java)</init></init></init></init>

看得眼花缭乱不知所措了，没关系我们挑一部分看即可，我们来单独看看foo()这个函数在Java字节码和Dalvik字节码中的样子。

Java字节码：

public int foo(int, int);

Code:

0: iload_1

1: iload_2

2: iadd

3: iload_1

4: iload_2

5: isub

6: imul

7: ireturn

Dalvik字节码

[000198] Hello.foo:(II)I

0000: add-int v0, v3, v4

0002: sub-int v1, v3, v4

0004: mul-int/2addr v0, v1

0005: return v0

先从直观来看貌似也看不出同样的函数Dalvik指令占用体积小，那就来分析一波。

先看Java字节码

Java虚拟机是基于栈结构的，这里的函数用于求值，也是用到了栈结构，被称为求值栈。

解释一下iload_n指令，i表示加载一个int类型的参数，load表示加载一个局部变量进栈，后面的n表示第几个局部变量，索引值从0开始计数。有人会有疑问，load_0去哪里了，看看最前面我们反编译出的完整的字节码，有0: aload_0，这里是加载了一个引用，将我们的索引值0用掉了，所以此处从1开始。

上面的代码add是加指令，sub是减指令，mul是乘指令。来画个图解释一下。

图1

图2

图3

先把两个参数入栈，遇到add指令从栈顶弹出两个参数想加后将结果入栈，然后再将两个参数入栈，遇到sub指令从栈顶弹出两个参数相减，将结果入栈，然后遇到mul指令再从栈顶弹出两个参数相乘，就是最终的计算结果。

联想一下使用栈配合后缀表达式来做四则混合运算的求值，是不是就可以完整理解上面的代码了。

上面的指令，每条指令占一个字节，所以整个foo()函数占用8个字节。

再来看看Dalvik指令

由于Dalvik虚拟机是基于寄存器的，所以这里的vn都是表示寄存器。

稍微解释一下上面的代码，将v3和v4寄存器的值相加放入v0寄存器，将v3和v4寄存器的值相减放入v1寄存器，将v0和v1寄存器的值相乘放入v0寄存器，最终将v0寄存器的值返回。

其实Dalvik虚拟机在这个过程中也用到了栈，是程序的调用栈，这个栈维护了一个寄存器列表，用于具体的操作求值。

可以看到Dalvik字节码只用了4条指令。