DVM ART 内置APK 32 64 兼容

2020-06-25 本文已影响0人 xuefeng_apple

这篇文章，最基本的理论开始，最后讲遇到问题解决方法

第一部分：odex vdex art 文件

vdex

package 直接转化的可执行二进制码文件：
第一次开机就会生成在/system/app/<packagename>/oat/ 下；
在系统运行过程中，虚拟机将其从 “/system/app” 下 copy 到 “/data/davilk-cache/” 下

odex

odex 是从vdex 这个文件中提取了部分模块生成的一个新的可执行二进制码文件， odex 从vdex 中提取后，vdex 的大小就减少了。
第一次开机就会生成在/system/app/<packagename>/oat/ 下
在系统运行过程中，虚拟机将其从 “/system/app” 下 copy 到 “/data/davilk-cache/” 下
odex + vdex = apk 的全部源码

art

odex 进行优化生成的可执行二进制码文件，主要是apk 启动的热点函数相关地址的记录，方便寻址相关；
第一次开机不会生成在/system/app/<packagename>/oat/ 下，以后也不会；
odex 文件在运行时，虚拟机会计算函数调用频率，进行函数地址的修改；如果频率比较多，就最后在/data/davilk-cache/ 由虚拟机生成；生成art 文件后，/system/app 下的odex 和 vdex 会无效，即使你删除，apk也会正常运行
push 一个新的apk file 覆盖之前/system/app 下apk file ，会触发PKMS 扫描时下发force_dex flag ，强行生成新的vdex 文件，覆盖之前的vdex 文件，由于某种机制，这个新vdex 文件会copy到/data/dalvik-cache/下，于是art 文件也变化了。

第二部分:JVM DVM ART

JVM：JVM虚拟机运行的是java字节码。java -> java bytecode(class) -> java bytecode(jar)。
DVM：DVM虚拟机解析执行的dex字节码。java -> java bytecode(class) -> dalvik bytecode(dex)。
ART：ART虚拟机执行本地机器码。java -> java bytecode(class) -> dalvik bytecode(dex) -> optimized android runtime machine code(oat->art)。

Android--<-Android 4.4-DVM-->ART-->Android 5.0--ART->Android 7.1-> DVM(JIT)&ART---->now
ART所使用的AOT（Ahead-Of-Time）编译，在应用首次安装时，字节码预编译成机器码存在本地
DVM是典型的JIT（Just-In-Time），在此模式下，应用每次运行的时候，字节码都需要即时编译器转换为机器码再执行

DVM vs ART

第三部分 ART 的运作方式

ART 官方说明
ART 使用预先 (AOT) 编译，并且从 Android 7.0（代号 Nougat，简称 N）开始结合使用 AOT、即时 (JIT) 编译和配置文件引导型编译。所有这些编译模式的组合均可配置，我们将在本部分中对此进行介绍。例如，Pixel 设备配置了以下编译流程：

最初安装应用时不进行任何 AOT 编译。应用前几次运行时，系统会对其进行解译，并对经常执行的方法进行 JIT 编译。
当设备闲置和充电时，编译守护进程会运行，以便根据在应用前几次运行期间生成的配置文件对常用代码进行 AOT 编译。
下一次重新启动应用时将会使用配置文件引导型代码，并避免在运行时对已经过编译的方法进行 JIT 编译。在应用后续运行期间进行了 JIT 编译的方法将会被添加到配置文件中，然后编译守护进程将会对这些方法进行 AOT 编译。
ART 包括一个编译器（dex2oat 工具）和一个为启动 Zygote 而加载的运行时 (libart.so)。dex2oat 工具接受一个 APK 文件，并生成一个或多个编译工件文件，然后运行时将会加载这些文件。文件的个数、扩展名和名称会因版本而异，但在 Android O 版本中，将会生成以下文件：

* .vdex：其中包含 APK 的未压缩 DEX 代码，另外还有一些旨在加快验证速度的元数据。
　　　　* .odex：其中包含 APK 中已经过 AOT 编译的方法代码。
　　　　* .art (optional)：其中包含 APK 中列出的某些字符串和类的 ART 内部表示，用于加快应用启动速度。

第四部分:运行机制

DVM运行时中，APK在安装的时候，安装服务PackageManagerService会通过守护进程installd调用一个工具 dexopt对打包在APK里面包含有Dex字节码的classes.dex进行优化，优化得到的文件保存在/data/dalvik-cache目录中，并且以.odex为后缀名，表示这是一个优化过的Dex文件。

ART运行时中，APK在安装的时候，同样安装服务 PackageManager Service会通过守护进程installd调用另外一个工具dex2oat对打包在APK里面包含有Dex字节码进翻译。翻译后得到的是一个ELF格式的oat文件，这个oat文件同样是以.odex后缀结束，并且也是保存在/data/dalvik-cache目录中。

Android在首次启动和首次安装应用时，需要将字节码翻译成机器码，这样Android系统的启动速度将会大大减慢，如果没有预优化，APP的运行速度也会加上翻译所需要的时间。所以，这个翻译的工作需要转移到编译上面来，也就是所，在编译APK文件时，将会预先对APK进行翻译的优化，然后再打包到系统里面去，这样Android系统在首次启动时，就不再需要花费大量的时间去翻译APK的字节码。

第五部分:遇到问题

03-12 10:48:50.247 1381 1381 E AndroidRuntime: Process: com.android.settings, PID: 1381
03-12 10:48:50.247 1381 1381 E AndroidRuntime: java.lang.RuntimeException: Unable to instantiate application com.android.settings.SettingsApplication: java.lang.ClassNotFoundException: Didn’t find class “com.android.settings.SettingsApplication” on path: DexPathList[[zip file “/system/priv-app/Settings/Settings.apk”],nativeLibraryDirectories=[/system/priv-app/Settings/lib/arm64, /system/priv-app/Settings/Settings.apk!/lib/armeabi-v7a, /system/lib, /vendor/lib, /system/lib, /vendor/lib]]

下面指令查看系统安装的package信息
adb shell dumpsys package p > dumpsys_p

注意出错的apk:primaryCpuAbi=arm64-v8a,是64 bit apk ，因此寻找了32 bit的库

apk架构确定顺序：

如果apk包中lib文件夹下有.so库，就根据这个.so库的架构模式，确定app的primaryCpuAbi的值
对于system app, 如果没法通过第一步确定primaryCpuAbi的值，PKMS会根据/system/app/${APP_NAME}/lib和/system/app/${APP_NAME}/lib64这两个文件夹是否存在，来确定它的primaryCpuAbi的值
对于还没有确定的app, 在最后还会将自己的primaryCpuAbi值与和他使用相同UID的package的值设成一样
对于到这里还没有确认primaryCpuAbi的app，就会在启动进程时使用ro.product.cpu.abilist这个property的值的第一项作为它关联的ABI

解决方法:
基于android加载so文件的机制，我们可以采用一下几种方法来解决该问题

apk不使用系统的uid，自己新增一个具有系统权限的uid(比较麻烦)
把我们的apk修改为64位的，将所有使用的32位so替换为64位(可能有些三方so不提供64位版本
把所有32位库再封装一次，做成jar包，然后使用这些jar包。(需要自己封装)
将所有32位库服务抽离出来，单独运行一个(或多个)进程。(需要提前确定好app的架构，不然需要重构app)
在系统apk(例如：Settings)安装位置system/priv-app/xxx/目录下面建立一个lib/arm64文件夹.（利用apk架构确定顺序强制将系统apk变为64位）
将系统apk编译不剥离 dex 模式
a.在apk对应的android.mk中LOCAL_DEX_PREOPT := nostripping
b./device/xxx/xxx/BoardConfig.mk,DEX_PREOPT_DEFAULT := nostripping

其他问题，在实际的解决问题的时候要考虑系统签名，API 版本问题

REF:
https://www.cnblogs.com/blogs-of-lxl/p/11608115.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/104122672
https://www.jianshu.com/p/18a8a4e6af3f