Android ART虚拟机执行引擎详情

Just-in-time compilation是一种动态编译，是在程序运行过程中才执行编译工作。相对于ART的核心技术ahead-of-time，JIT有几个有点：比AOT更节省存储空间；不需要在每次安装，或者系统升级、应用升级后都做AOT优化。

因为不需要在程序安装时执行AOT预编译，所以不会出现漫长的安装等待，不会影响程序的启动速度。

JIT的编译过程是在独立的线程中完成的，并且只编译有必要的函数。

AOT的编译有两个主要的执行时机：一是ROM系统编译时，一是第三方应用程序安装时。

1),JIT的执行时机需要一套追踪机制来决定哪一部分代码需要被执行JIT－也就是热区域的确定，这个追踪技术在Android中被成为Profile Guided Compilation。

Profile Guided Compilation的工作原理：

step1,应用程序第一次启动时，只会通过解释器执行，同时JIT会介入并针对hot methods执行优化工作。

step2,第一步的执行过程中会同步输出一种被称为profile information的信息保存到文件中。

step3,上述步骤会重复执行，以使profile information不断完善，profile information中记录了需要离线优化的函数hot methods，影响程序启动速度的Classes，以进一步优化程序的启动速度，等等。

step4,当设备处于idle状态并且在充电，就会进入profile guided compilation服务，这个编译过程以profile information文件为输入，输出是二进制机器码，这里的二级制机器码被用于替代原始应用程序的相应部分。

step5,经过前面的步骤，应用程序在后续启动时，就可以根据实际情况在AOT/JIT/Interpreter中选择最合适的执行方式了。

JIT对应的源码实现在art/runtime/jit/，是在runtime的start过程中启动的。

art/runtime/Runtime.cc

bool Runtime::Start() {
  // Create the JIT either if we have to use JIT compilation or save profiling info.
  // TODO(calin): We use the JIT class as a proxy for JIT compilation and for
  // recoding profiles. Maybe we should consider changing the name to be more clear it's
  // not only about compiling. b/28295073.
  if (jit_options_->UseJitCompilation() || jit_options_->GetSaveProfilingInfo()) {
    std::string error_msg;
    if (!IsZygote()) {
    // If we are the zygote then we need to wait until after forking to create the code cache
    // due to SELinux restrictions on r/w/x memory regions.
      CreateJit();
    } else if (jit_options_->UseJitCompilation()) {
      if (!jit::Jit::LoadCompilerLibrary(&error_msg)) {
        // Try to load compiler pre zygote to reduce PSS. b/27744947
        LOG(WARNING) << "Failed to load JIT compiler with error " << error_msg;
      }
    }
  }
}

其中是否使用JIT，由jit_options_->UseJitCompilation()来判断。

然后调用CreateJit生成JIT实例，具体代码是调用Jit::Create,实现在art/runtime/jit/jit.cc，

void Runtime::CreateJit() {
  jit_.reset(jit::Jit::Create(jit_options_.get(), &error_msg));
  if (jit_.get() == nullptr) {
    LOG(WARNING) << "Failed to create JIT " << error_msg;
  }
}

JIT模块完成的主要任务：

监测程序运行，获取需要翻译的函数信息；

通过profileSaver将获取的信息存入文件中；

有jit_compile_method(art/rumtime/jit/jit_compiler.cc)实时翻译运行过程中的热点函数，保存到jitCodeCache中。