В новой версии Android появилось одно важное, хотя и не очень заметное, на первый взгляд, нововведение — появилась новая виртуальная машина ART. О том, что такое ART, виртуальная машина и почему она новая, рассказывается в англоязычном блоге Атиф Хана (Aatif Khan), запись из которого мы и решили перевести для вас. Отдельную благодарность за помощь выражаем Анжелу Божинову .
В современном мире технологий и аббревиатур уже никто не удивляется новым названиям и сокращениям. Однако существует проблема: обычные пользователи не всегда полностью осознают, чему же научился их гаджет после обновления. Разработчики редко радуют нас подробными описаниями нововведений и новых технологий, а найти какое-то понятное объяснение на официальном сайте удается крайне редко — в лучшем случае, пользователь обнаружит лишь краткое описание с еще большим количеством непонятных выражений.
Мы всегда стараемся помочь пользователям разобраться в новых устройствах и технологиях, поэтому было принято решение рассказать вам, нашим читателям, о технологии ART более подробно,а также провести ее небольшое сравнение с привычной виртуальной машиной Dalvik.
Что такое среда выполнения приложений (виртуальная машина)?
Обсуждение Dalvik и ART невозможно без понимания азов, поэтому сначала поговорим о виртуальной машине как таковой. Среда выполнения приложений — это набор инструкций, выполняемых для перевода кода приложения в код, понятный компьютеру. Виртуальная машина задействуется, даже не являясь частью основной программы. В целом, все «управляемые» компьютерные языки (Java в Android, С# в Windows Phone, ECMAScript в браузерах) требуют такую среду для понимания языка, на котором написано приложение.
Android использует виртуальную машину для выполнения DEX-файлов (аналог EXE в Windows), которые содержатся в APK-архиве Android-приложения. Существует сразу два преимущества такого решения. Во-первых, каждое приложение выполняется в системе, изолированной от ядра ОС, так что последнее чувствует себя более-менее в безопасности. Во-вторых, использование виртуальной машины открывает дорогу кросс-платформенным приложениями, то есть приложение может работать на ARM-смартфоне, MIPS-планшете или x86-компьютере.
Как известно, все это время в Android использовалась виртуальная машина Dalvik, с которой наверняка встречался каждый, кто хоть немного вникал в особенности ОС.
Зачем вообще использовать среду выполнения приложений?
На этот вопрос мы уже ответили выше. Бесспорно, использование виртуальной машины замедляет выполнение приложений, однако у нее есть несколько плюсов, которые склоняют выбор в ее пользу.
- Виртуальная машина выполняет код стороннего приложения в изолированной среде. Следовательно, код, который может навредить ядру ОС, не сможет на прямую взаимодействовать с системными файлами, что защитит систему. Огромный плюс использования виртуальной машины — это более стабильная и надежная работа основной системы.
- Через Google Play Store и другие источники разработчик распространяет APK-файл своей программы, который содержит нескомпилированные инструкции, которые перед выполнением «соберет» уже виртуальная машина. Такое решение обеспечивает большую совместимость; в противном случае, код, скомпилированный для устройств на базе Snapdragon, не сможет работать на Atom-аппаратах. Следовательно, виртуальная машина решает проблему с адресатом компиляции.
Что же такое Dalvik и в чем его проблема?
Вот и главный вопрос. Dalvik используется в Android с первой версии ОС, с 2007 года, а серьезное изменение за все это время было практически одно — появление в Froyo «компиляции на ходу», более известной как JIT. Главная ее особенность — приложение полностью компилируется при открытии или запуске пользователем соответствующих инструкций. Это очень полезное исправление, так как до 2.2 все приложения компилировались шаг за шагом, что уменьшало скорость работы; единственный минус такого решения — при старте программы на процессор идет серьезная нагрузка.
Во избежание дополнительной работы при повторном запуске программы, система собирает вместе все скомпилированные за время использования приложения инструкции и отправляет их в кэш, который хранится в файловой системе с расширением *.ODEX (Optimized Dalvik EXecutable). Как только вы во второй раз запустите приложение, Dalvik уже не будет заниматься компиляцией, а загрузит уже оптимизированные под ваше устройство данные в память. Однако вызов функции приложения, не использовавшейся ранее, приведет к новому компилированию инструкций. Если в этот момент система проводит стороннюю работу (например, прослушивание музыки или обновление приложений), то из-за перегрузки процессора и подсистем ввода/вывода у памяти можно пронаблюдать ощутимые рывки и тормоза. Вот тут и появляется ART.
Что такое ART и как он спасет мир?
ART, или Android RunTime (весьма кривое название) — это новая виртуальная машина, которую представила Google в Android 4.4, как один из инструментов разработчика (по умолчанию используется Dalvik). Главное отличие новой среды выполнения приложений — использование технология Ahead-Of-Time (AOT, «впереди времени»). ART компилирует все инструкции приложения еще до его запуска, в процессе установки. Возрастает время последней, а также объем постоянной памяти, занимаемый программой, однако виртуальная машина больше не занимается компилированием текущего приложения во время его исполнения, благодаря чему повышается комфорт при активном использовании многозадачности. Впрочем, желательно иметь большее количество оперативной памяти, так как ART загрузит в неё даже те инструкции приложения, которыми вы можете никогда и не воспользоваться.
Dalvik vs. ART
Давайте кратко сравним две виртуальные машины
ART пока эксперимент
Безусловно, в данный момент ART лишь тестируется и доступен только для устройств на версии Android 4.4 и чипсетах от Qualcomm. Однако вы можете уже сейчас переключиться с Dalvik на ART через скрытые инструменты разработчиков (меню открывается после нескольких тапов по номеру сборки в информации об устройстве). Заметим, что не все приложения смогут работать в ART без дополнительных обновлений; кстати, первый запуск в режиме ART может занять до 30 минут.
Google сделал ART доступным для разработчиков сейчас, создавая основу для последующего полного перехода на эту виртуальную машину в будущем. Это не значит, что ART стабилен уже сейчас. Это эксперимент и новая виртуальная машина может быть не готова для повседневного использования.
Нашлось место для многих изменений и усовершенствований. Большинство из них сразу же бросается в глаза даже рядовому пользователю данной системы. Это, конечно же, установка в качестве стандартного месседжера приложения Hangouts, переделанное меню набора номеров и добавление клавиатуры Emoji. Бывалые же приверженцы Android наверняка ощутят прилив производительности в сравнении с более старыми ее релизами. Однако не обошлось и без скрытых сторон, которые, согласно логике, должны представлять интерес лишь для разработчиков. Впрочем, значимость одного из подобных нововведений особенно велика. Кроме того, вскоре оно коснется каждого из нас, а потому умолчать о его подробностях было бы просто преступлением.
Наверное, многие из вас хотя бы краем уха слышали о том, что в Android KitKat появился особый режим. Суть его заключается в более быстром запуске приложений и в более стабильном и плавном их выполнении. Возможно, попытки разобраться в данном вопросе самостоятельно не были увенчаны успехом. Оно и неудивительно: слова «виртуальная машина» и «компиляция» способны испугать кого-угодно, особенно, если информация потребляется из англоязычного источника. Для решения данной проблемы мы решили разобраться в сути вопроса самостоятельно, изложив его в максимально доступном виде.
Немного базовых понятий
Прежде чем ознакомиться с сутью нововведения, необходимо получить представление о некоторых деталях. Первая из них — среда выполнения приложений. Говоря простым языком, пресловутое понятие является сборником инструкций, которые выполняются во время работы того или иного приложения. Инструкции, в свою очередь, осуществляют перевод программного кода в код, который в состоянии запустить система. Соответственно, абсолютно все компьютерные языки нуждаются в определенной среде выполнения ради запуска приложений, написанных на них.
В качестве среды выполнения в нашей любимой операционной системе Android используются виртуальные машины, первая из которых — Dalvik — заработала еще в далеком 2007 году. Именно ей мы и обязаны периодическими зависаниями интерфейса и порой медлительными запусками приложений. Впрочем, данная проблема уже скоро может стать частью истории.
Почему именно виртуальные машины?
Данный тип среды выполнения имеет два безоговорочных плюса, которые облегчают жизнь не только разработчикам, но и нам, пользователям. Первое достоинство — защита системы. Виртуальная машина неслучайно называется виртуальной: ее работа абсолютно изолирована от операционной системы. Соответственно, ошибка или банальное зависание никак не скажется на работоспособности вашего устройства.
Второй плюс — кросплатформенность. Виртуальная машина сможет запустить приложение, даже если оно создано на PC.
Преимущества и недостатки Dalvik
Dalvik, как и все в этом мире, неидеальна. Причиной периодических подергиваний интерфейса является тип преобразования кода приложения в аппаратный. Данная машина проделывает это в прямом эфире, а называется такой тип компиляции Just-In-Time. Соответственно, предугадать появление багов практически невозможно, поскольку подобное может произойти в любой момент. Особенно велика вероятность подобного во время первого запуска, когда часть преобразованного кода даже не сохранена в кеше.
Проблема медлительности первого запуска, кстати, вовсе не случайна. Подобное происходит из-за того, что системе необходимо собрать воедино все необходимые для запуска приложения файлы и загрузить ими оперативную память. В конкретном случае больше всего страдают устройства с малым количеством оперативной памяти, для которых процесс загрузки чреват если не вылетом приложения, то хотя бы заметными задержками его выполнения.
Компиляция «на ходу» значительно нагружает процессор, однако одновременно с этим позволяет разработчикам не заниматься оптимизацией кода для каждого отдельного процессора и прочих составляющих устройства.
Исправить вышесказанное призвана новая виртуальная машина, которая успела отметиться далеко не самым замысловатым названием — Android Runtime. Или же сокращенно — ART.
Преимущества и недостатки ART
Новая виртуальная машина обрела жизнь вместе с Android 4.4 KitKat, однако на презентации ей не уделили должного внимания. Причиной этого является то, что ART все еще находится на экспериментальной стадии. Впрочем, хотя и Dalvik используется в качестве машины по умолчанию, переключиться на Android Runtime можно уже сейчас.
Однако не спешите это делать. Сначала необходимо ознакомиться с особенностям новой версии.
Наиболее заметным преимуществом ART является новый тип компиляции, который получил название Ahead-Of-Time. Читатели, знающие английский язык, наверняка сразу же догадались, в чем дело. А дело в том, что процесс преобразования кода в новой версии осуществляется до запуска приложения — еще во время установки. Соответственно, сразу же вырисовываются несколько минусов, о которых, справедливости ради, стоит упомянуть. Это, во-первых, более длительный процесс установки, а во-вторых, больший объем конечного размера приложения. Еще один недостаток является следствием незрелости ART: виртуальная машина на данный момент работает далеко не со всеми приложениями.
Впрочем, список заслуг куда более значимый. Это, к примеру, более плавная работа интерфейса и более быстрая загрузка приложений. Кроме того, поскольку процесс компиляции осуществляется лишь единожды, он не будет в дальнейшем нагружать процессор, что станет причиной улучшенной автономности устройства.
Переключиться на виртуальную машину ART в меню разработчика могут владельцы устройств под управлением Android 4.4 с процессором Snapdragon.
Итог
Развитие данной технологии имеет огромный потенциал. На карте стоит развенчание мифа о медлительности и нестабильности Android, что не только порадует владельцев устройств под ее управлением, но и ликвидирует наиболее серьезный аргумент в спорах со стороны приверженцев iOS.
На данный момент представители компании Google не сообщают о сроках окончательного внедрения и замены Dalvik на ART. Хочется верить, что это произойдет уже очень скоро.
Ранее мы уже писали о том, что у виртуальной машины Dalvik в появился конкурент в виде ART . Настало время более подробно рассказать о том, что это такое, и какие преимущества ждут Android пользователей в скором времени.
ART (аббревиатура термина "Android Runtime ") - это новая среда выполнения приложений, написанная на C/C++, которая отличается от существующей в Android виртуальной машины Dalvik тем, что все приложения в системе уже скомпилированы, а значит, потребность в JIT-компиляторе отпадает.
Таким образом, ART позволяет запускать приложения на разном железе (wiz. ARM,x86) без предварительной адаптации со стороны разработчиков. Помимо этого на запуск приложений в новых условиях уходит в два раза меньше времени. Не обошлось и без недостатков, один из которых связан с принципом работы в условиях ART . Данная среда приводит к тому, что вся необходимая информацию переводится в машинно-ориентированный язык еще во время установки приложений (AOT компиляция ), а это требует дополнительного времени, из-за чего весь процесс установки очень сильно растягивается, а приложения занимают больше места, так как все время скомпилированы.
Хоть ART и присутствует в Android 4.4 KitKat , но по умолчанию по-прежнему используется виртуальная машина Dalvik . ART же все еще находится на стадии разработки, но каждый желающий уже может активировать новую технологию:
Settings -> Developer options -> Select runtime
Если вы такие решили протестить новую среду, то не стоит забывать, что первая загрузка может продлиться до 20 минут, а то и больше: системе потребуется много времени, чтобы перейти к новым принципам работы. Библиотека libdvm.so будут заменена на libart.so , а файлы ODEX на OAT. Последние можно найти .
Отметьте себе, что переходить на ART в случае с кастомными ROM ’ами не рекомендуется, так как может возникнуть проблема несочетания с текущей версией Gapps приложений, что приведет к ошибкам, вылетам системы и сделает работу на устройстве невозможной.
Так как в Android 4.4 KitKat мы имеем дело лишь с прототипом новой среда выполнения приложений, то делать выводы, исходя из теперешних практических результатов, слишком рано. ART еще абсолютно не оптимизирована, но уже можно говорить о том, что в новых условиях приложения будут шустрее, анимация станет более плавной, а реакция на прикосновение к тачскрину улучшится. Помимо этого ART сможет сократить нагрузку на процессор: для работы большинства процессов необходимо будет задействовать лишь часть ядер. Это приведет к более эффективному использованию ARM архитектуры big.LITTLE , а значит, энергопотребление Android устройств удастся сократить, а время работы - увеличить.
Фактически ART включает в себя два бекенд компилятора. Как первый, так и второй - это AOT (Ahead-of-Time ) компиляторы, причем один из них используется для распознавания машинного кода и работы с GCC, cl.exe (LLVM компилятор ).
Влияние на разработчиков
Как ни странно, но на создание приложений переход на ART не должен отразиться. Специфика новой среды такова, что ART читает байт-код для Dalvik , а значит, новые знания и умения добывать не придется. Работа будет осуществляться все с тем же Java байт-кодом. С другой стороны у AOT компиляции есть один недостаток: ошибки, возникающие на разном железе. В связи с этим разработчикам придется тестировать свои приложения на большем количестве Android устройств. При этом прекомпиляция позволит сократить возможный объем работы, а создавать приложения с ART можно будет на любом языке с LLVM фронтэндом . Отдельно стоит отметить доступ к машинному коду: у разработчиков будет больше возможностей, но в случае ошибки готовый продукт может нанести вред Android устройству. Последний важный момент связан с использованием JNI - стандартного механизма для запуска кода под управлением виртуальной машины Java , с которым связано обеспечение двоичной совместимости.
Вероятнее всего разработчикам различных кастомных образов рекавери придется также предусмотреть новую опцию, аналогичную той, которая позволяла очищать Dalvik кэш.
Заключение
Переход на ART приведет к тому, что производительность Android устройств возрастет, а количество лагов уменьшится. Пока мы видим лишь пробный вариант новой среды выполнения приложений, но это уже очень серьезный шаг навстречу новым изменениям. Как скоро переход будет осуществлен окончательно – пока не известно.
Основные недостатки Dalvik по сравнению с ART
- Dalvik более медленная, как и другие виртуальные машины.
- JIT компилятор - это дополнительный код, а значит, дополнительная головная боль для некоторых разработчиков.
Основные недостатки ART по сравнению с Dalvik
- Увеличение объема приложений.
- Увеличение времени установки
Здравствуйте! Если вы не понимаете, что изменится для пользователя при изменении среды выполнения из Dalvik в ART, то этот пост вам будет интересен. Прежде чем говорить о новой среде, давайте поговорим о всем известной среде Dalvik Определение Dalvik Virtual Machine - виртуальная машина основанная на регистрах, разработанная Дэном Борнштейном, как часть мобильной платформы Android. Для чего нужна виртуальная машина Dalvik? Dalvik…
Здравствуйте!
Если вы не понимаете, что изменится для пользователя при изменении среды выполнения из Dalvik в ART, то этот пост вам будет интересен.
Прежде чем говорить о новой среде, давайте поговорим о всем известной среде Dalvik
Определение
Dalvik Virtual Machine - виртуальная машина основанная на регистрах, разработанная Дэном Борнштейном, как часть мобильной платформы Android.
Для чего нужна виртуальная машина Dalvik?
Dalvik запускает приложения и код написанный на Java. Стандартный Java компилятор преобразует код приложения, изначально в байт-код, а потом уже в файлы с расширением «.dex». Эти файлы, в свою очередь, и использует виртуальная машина Dalvik.
Зачем Google меняет среду выполнения?
Главным фактором для Google, является ускороние работы интерфейса. Всем известно, что один большой шаг в эту сторону «корпорация» добра уже сделала с выходом Android 4.1 Jelly Bean. Как вы помните, в данной версии был анонсирован Project Butter, который действительно улучшил скорость работы интерфейса (анимации). Но Google на этом не остановились и решили изменить среду выполнения приложений, проститься с DalvikVM и начать работать в среде ART.
Как работает Dalvik и как будет работать ART?
DalvikVM работает в реальном времени, то есть преобразует код в аппаратный «на ходу» (Just-In-Time). Таким образом очень нагружая процессор.
А вот прекомпилятор ART, будет преобразовывать код сразу при установке приложения.
Плюсы
прекомпилятора ART:
+ Повышение скорости выполнения «тяжёлых» задач.
+ Даёт возможность чаще отключать неиспользуемые ядра процессора. Таки образом может увеличится время автономной работы устройства.
Минусы конечно же тоже есть. Один, по-моему, главный это увеличение размера установленной программы. Конечно же обладатели устройств с 32 ГБ памяти на борту этого не по чувствуют. Но ведь есть же ещё устройства даже с 8 ГБ на борту…
Вывод
Увидеть какие плюсы имеет новая среда выполнения приложения (ART) могут уже сейчас владельцы девайсов из л нейки Nexus, с новой версией ОС Android 4.4 KitKat. Перейти с Dalvik на ART можно в настройках для разработчиков.
Но на данный момент пока не известно когда ART полностью заменит Dalvik.
Чтобы "Инструменты разработчика" появились в настройках :
- Заходим в "Настройки" (Settings) -> "О телефоне"
- На пункте "Номер сборки" нажимаем 7 раз подряд (на экране после нескольких нажатий появляется сообщение о том, сколько еще раз нужно нажать, чтобы пункт "Инструменты разработчика" появился в меню.
- Зайдите в "Настройки" (Settings) -> "Инструменты разработчика" (Developer options) -> "Среда выполнения" (Select runtime).
- Выберите "Использовать ART" (или "Использовать Dalvik")
После смены среды выполнения на ART телефон перезагрузится. При этом первая загрузка будет дольше, поскольку Android приложения будут перекомпилированы в машинные коды. Это позволяет приложениям открываться и выполняться быстрее, поскольку, в отличии от Dalvik, больше не потребуется компиляция в режиме реального времени. Недостатки у ART тоже есть. Приложения будут занимать больше места (что не столь существенно), устанавливаться чуть дольше, занимать на 10-20% больше оперативной памяти. К тому же возможны проблемы с работой некоторых функций.
И включение ART позволили существенно повысить скорость работы. Прирост производительность связан конечно не только с ART, но и с избавлением прошивки от Android приложений, добавляемых Samsung и AT&T. Этими приложениями я все равно никогда не пользовался, но убрать их из родной прошивки при помощи обычного удаления программ было невозможно.
Говорить о стабильности пока рано, но за два дня использования телефона существенных проблем обнаружено не было. К тому же вернуться к использованию Dalvik также просто. Поэтому рекомендую попробовать нововведение опытным пользователям, поскольку интерфейс стал работать также плавно, как и в iOS.
А вы пробовали ART? Почувствовали прирост скорости по сравнению с Dalvik?
Обновление (25 июня 2014 года)
Тестирование ART продолжил на телефонах Google Nexus S и Galaxy s3 (AT&T i747) на Андроид 4.4 - 4.4.2. При этом на Galaxy SIII использовалась прошивка CyanogenMod 11 (Quantum 3.5), а на Google Nexus S - AOSP KitKat 4.4.2 Mod for Nexus S. Проблем при использовании ART не замечено. И это при том, что прошивка Quantum Kernel для Galaxy s3 оптимизирована под Dalvik, к тому же ее разработчик не рекомендует использовать ART. Прирост производительности на Galaxy s3 при использовании повседневных задачи не ощущается (хотя смартфон должен работать быстрее из-за отсутствия компиляции в режиме реального времени). Аналогично и на стареньком Google Nexus S прироста скорости на глаз не видно.
