提高Android應用性能的關鍵：深入理解Android Runtime

一、ART與Dalvik的區別

在談到Android Runtime（ART）之前，先來了解一下它與Dalvik的區別。Dalvik是Android早期使用的虛擬機，它的執行方式是解釋執行，即每次執行都需要重新翻譯位元組碼。而ART則採用了預編譯的方式，將位元組碼轉換為本地機器指令後再執行，因此相比Dalvik，ART具有更快的啟動速度和更好的性能表現。

ART的運行方式為Ahead-of-Time（AOT）編譯，即在應用安裝時，ART會將應用的DEX位元組碼轉換為本地機器代碼，並將其保存在存儲空間中，這樣在應用運行時就不需要再重新編譯，直接載入本地代碼即可。而Dalvik採用的是Just-in-Time（JIT）編譯，即每次應用運行時都要解釋執行位元組碼，當應用經常重複運行某些代碼時，Dalvik才會將其編譯為本地代碼，從而提高性能。

ART與Dalvik最大的區別就在於ART採用了AOT編譯方式，相比Dalvik的JIT編譯方式，ART在啟動速度和內存佔用上均有優化，因此可以幫助應用提升性能。

二、ART的優勢與劣勢

2.1 優勢

ART相比Dalvik具有以下優勢：

1.更快的應用啟動速度：由於ART採用了AOT編譯方式，所以在應用啟動時就已經將DEX位元組碼轉換為本地代碼，從而避免了解釋執行的過程，提升了應用啟動速度。

2.更少的內存佔用：ART在執行應用時，不僅能夠減少運行時的內存使用，還可以優化內存使用方式。相比Dalvik機制的一次性分配，ART可以更靈活地管理內存，並且只會在真正需要增加堆內存的時候才會進行增量分配，因此能夠更加高效地利用內存資源。

3.更好的應用性能：由於ART採用了預編譯的方式，所以相比Dalvik，應用的性能表現更加出色。當應用存在大量重複執行的代碼時，ART會將其轉換為本地機器代碼，從而提高了應用的執行效率。

2.2 劣勢

ART的缺點在於：

1.安裝應用時間較長：由於ART在安裝應用時需要將DEX位元組碼編譯為本地代碼，因此會比Dalvik機制花費更長的時間。

2.升級應用時間較長：ART在Android系統升級時，需要重新處理應用的本地代碼，因此會比Dalvik機制花費更長的時間。

三、優化應用性能關鍵：如何深入理解ART

3.1 通過日誌了解應用的啟動情況

在優化應用性能的過程中，首先需要了解應用的啟動環節，看看有沒有過度消耗時間的地方。通過日誌可以查看應用啟動的過程，從而找出啟動耗時最多的環節。

我們可以通過開啟應用的StrictMode模式，來捕捉在主線程中執行的耗時操作：

StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode.ThreadPolicy.Builder()
        .detectAll()
        .penaltyLog()
        .build());

這段代碼可以在應用啟動時，開啟StrictMode模式，捕捉主線程中的耗時操作，並將日誌輸出到控制台，從而幫助我們找出耗時操作，優化應用性能。

3.2 通過Android Profiler監控應用性能

Android Studio提供了一個工具叫做Android Profiler，可以用來監測應用的CPU、內存、網路、磁碟等性能數據，幫助我們找出應用的性能瓶頸。

在Android Studio中，點擊菜單欄的”Run”->”Profile”，就可以打開Android Profiler工具。在工具中，我們可以查看應用的CPU使用率、內存使用率、網路傳輸速度等數據，這些數據可以幫助我們找出應用的性能瓶頸，進行針對性的優化。

3.3 使用ART的Profile Guided Optimization（PGO）功能

ART的Profile Guided Optimization（PGO）功能可以根據實際應用的運行情況，生成相應的性能數據，以便優化應用性能。

在使用PGO功能時，需要在編譯應用時，在gradle文件中添加以下代碼：

buildTypes {
        debug {
            debuggable true
            jniDebuggable true
            //啟用PGO功能
            if (Boolean.valueOf(System.getProperty('enablePGO'))) {
                ndk {
                    debugSymbolLevel 'NONE'
                    arguments '-fprofile-generate=${project.buildDir}'
                }
            }
        }

        //Release版本
        release {
            
            //啟用PGO功能
            if (Boolean.valueOf(System.getProperty('enablePGO'))) {
                debuggable false
                jniDebuggable false
                minifyEnabled true
                ndk {
                    debugSymbolLevel 'NONE'
                    arguments '-fprofile-use=${project.buildDir}'
                }
            }
        }
    }

這段代碼可以啟用PGO功能，並將相關的命令行參數傳遞給NDK編譯器，在應用編譯期間生成性能數據。應用在運行時，ART會分析性能數據，並利用其做出更優的編譯決策，從而提升應用性能。

3.4 使用AOT編譯方式

當應用使用ART時，可以採用AOT編譯方式，將DEX位元組碼編譯為本地代碼，從而提升應用性能。

在應用構建時，可以使用以下代碼將應用的DEX位元組碼編譯為本地代碼：

android {
    compileOptions {
        targetCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8
        sourceCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8
    }
    buildTypes {
        release {//在release版本下開啟
            minifyEnabled false
            useProguard false
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'
            //使用AOT編譯方式
            dexOptions {
                javaMaxHeapSize "4g"
                preDexLibraries true
                //指定編譯輸出目錄
                dexOutputDir rootProject.file('output/dex')
                //指定編譯模式為native
                dexInProcess true
            }
        }
    }
}

這段代碼可以將編譯模式設置為native，將DEX位元組碼編譯為本地代碼。這樣，在應用啟動時，ART就不需要再進行編譯，在性能方面就會更具優勢。

四、總結

優化應用性能是Android開發過程中十分重要的一個環節，ART作為Android中的運行時，與Dalvik相比，在啟動速度和應用性能方面均有優化。通過深入理解ART的機制，我們可以針對性地進行優化，在日誌查看、Android Profiler、PGO功能、AOT編譯等多個方面進行優化，從而提高應用的性能表現。