Android APK安裝過程學習筆記，androidapk

Android APK安裝過程學習筆記，androidapk
1.什麼是APK

　　APK，即Android Package，Android安裝包。不同平台的安裝檔案格式都不同，類似於Windows的安裝包是二進位的exe格式，Mac的安裝包是dmg格式。APK可以再Android上執行安裝，APK的本質是一個Zip壓縮包，只是尾碼被修改為apk，其中打包了原始碼編譯出的class.dex、一些圖片視屏資源檔和一些Native庫檔案。APK檔案與Zip檔案最大的一個不同是APK包含簽名檔案，用於保證安裝包安全不被修改。

2.什麼是DEX檔案和ODEX檔案

　　Java卡平台是由原始碼編譯出的class檔案分別運行在不同平台的虛擬機器上，由虛擬機器屏蔽了不同平台的差異。但是由於Android系統針對手持功能，對Dalvik虛擬機器進行了最佳化，主要包括：
　　　　（1）將原來class檔案進行最佳化，例如將其中的常量冗餘資訊進行合并，提供虛擬機器解析效率；
　　　　（2）修改JVM運行時基於棧的資料結構修改為Dalvik基於寄存器的資料結構，資料訪問方式更快，運行效率更高。
　　這種情況下，原來的.class檔案就有些不適用了，因此，出現了dex檔案格式，它是原始碼編譯後打包產生的檔案。它是APK的一個組成部分。ODEX檔案是Dalvik將dex檔案中可執行檔class.dex檔案解壓出來後，儲存在本地後產生的。因為Android系統無法直接運行APK檔案，需要將其解壓後找到class.dex檔案後才可以運行，因此在安裝時就將其取出放在本地，可以提高應用啟動速度。除了這個原因，其實在將class.dex轉換成ODEX檔案過程中，還根據當前系統進行了最佳化（直接複製到其他系統不一定可以運行），檔案大小會減少，ODEX檔案比DEX檔案更難反編譯，這也在一定程度上提高了安全性，因此在一些系統預先安裝或系統級應用大多採用了ODEX最佳化。一般ODEX不直接運行，在Dalvik運行ODEX時，需要通過JIT進行最佳化，提高運行效率。JIT是一種在運行時同步將位元組碼轉化成機器碼的過程，Dalvik直接運行轉化後的機器碼，這會導致部分的記憶體和時間開銷，但是整體來說，在某些情況下是會提高系統效能的。（有些動態編譯器，可能根據經驗或嘗試編譯，最佳化這一過程，可能運行次數越多，最佳化效果越好）。

3.什麼是OAT檔案

　　OAT檔案是ART啟動並執行檔案，是一種二進位可運行檔案，包含DEX檔案和編譯出的本地機器指令檔案，其檔案格式類似於網路資料報文，包含檔案頭和檔案體，檔案頭的oatdata、oatexec和oatlastword欄位分別描述DEX檔案位置和本地機器指令的起止位置。因為OAT檔案包含DEX檔案，因此比ODEX檔案佔用空間更大，由於其在安裝時經過了ART的處理，ART載入OAT檔案後不需要經過處理就可以直接運行，它沒有了從位元組碼轉換成機器碼的過程，因此運行速度更快。可以理解為JIT進行最佳化從運行時才解析提前到了安裝時解析，安裝變慢，運行變快。

4.什麼是Dalvik和ART

　　Dalvik和ART都是Android運行環境，但是由於Dalvik存在一些不足，ART是在高版本手機上替換Dalvik的。Dalvik和ART是Android平台實現的JAVA虛擬機器。用於解析DEX檔案、ODEX檔案和OAT檔案。ART即Android Runtime，Android運行時，由於Android系統運行在不同的裝置上，底層硬體不同，Linux系統屏蔽了一些這些系統的細節，但是直接在Linux上開發應用太難，實現成本太高，為了屏蔽Linux的細節，Google建立出了Dalvik和ART，對Linux進行了再一次封裝，這樣，
使用Google提供的整合式開發環境SDK，就可以輕鬆開發應用了，Dalvik與ART的關係是ART用來替換Dalvik，現在市場上ART的佔用率已經超過了70%。ART是Android應用的運行模式，在這種模式下，Android應用在安裝後，會進行一次先行編譯，將應用安裝包中的位元組碼轉換成機器語言儲存在本地（系統只能運行二進位程式），這樣，應用在運行時，可以直接執行這些二進位程式。相比較於Dalvik來說，Dalvik的做法是在應用安裝後，直接將位元組碼儲存起來，在每次運行時，需要將代碼編譯成機器語言，這樣在運行程式時，就比ART慢了一些。ART這樣做導致了安裝後應用所佔的空間更大，安裝時間更長，但是對於經常使用的應用，這樣做是值得的。

5.APK是如何安裝的？

　　程式的原始碼，首先經過SDK編譯成DEX檔案，DEX檔案和一些資源檔（圖片、視頻等）、Native Code(C語言等編譯出的.so檔案)會直接打包進APK。安裝APK的過程，其實是安裝包解壓的過程。資源檔、二進位庫等解壓後直接儲存在本地，DEX檔案不僅僅解壓，會根據系統的運行環境，採用不同的處理方式，被處理成不同格式的檔案儲存體在本地，等待程式啟動調用，這樣就完成了應用的安裝過程。

 

總結：APK是Android安裝包，Dalvik和ART都是Android運行環境，ART是在高版本手機上替換Dalvik的。dex檔案是原始碼編譯後打包產生的檔案，是APK的一個組成部分，安裝時Dalvik將dex檔案中可執行檔class.dex解壓儲存在本地的檔案就是ODEX檔案。ART運行產生的檔案是OAT。

Dalvik與ART比較：
（1）Dalvik和ART是Android平台實現的JAVA虛擬機器。用於解析DEX檔案、ODEX檔案和OAT檔案。
（2）ART解析模式是Android應用在安裝後，會進行一次先行編譯，將應用安裝包中的位元組碼轉換成機器語言儲存在本地。
（3）Dalvik解析模式是在應用安裝後，直接將位元組碼儲存起來，每次運行時，需要將代碼編譯成機器語言。
（4）運行程式時，Dalvik比ART慢，ART安裝後應用所佔的空間更大，安裝時間長。

ODEX檔案與OAT檔案比較：
（1）Dalvik將APK中的內容轉化成ODEX，ART將其轉化成OAT。
（2）ODEX需要通過JIT進行最佳化，提高運行效率。
（3）OAT包含DEX檔案和編譯出的本地機器指令檔案，比ODEX檔案佔用空間大，不需要經過處理就可以直接運行，運行速度快。

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