Android 原生开发基础
概述
五层架构，详细介绍见 官方中文文档
Java 运行环境
在Android 5.0之前，谷歌使用自行开发的开源的Dalvik虚拟机作为Java的运行环境。
Android程序通常用Java编写，并编译成Java虚拟机的字节码，然后翻译成Dalvik字节码并存储在.dex（Dalvik Executable）和.odex（Optimized Dalvik Executable）文件中；相关术语odex和de-odex与各自的字节码转换有关。紧凑的Dalvik可执行文件格式是为内存和处理器速度受限的系统而设计的。
与Java虚拟机（即堆栈机）不同，Dalvik VM使用基于寄存器的体系结构，该体系结构需要较少的（通常是更复杂的）虚拟机指令。Dalvik程序使用Android 应用程序编程接口（API）用Java编写，编译为Java字节码，并根据需要转换为Dalvik指令。
一个名为dx的工具用于将Java .class文件转换为.dex格式。未压缩的.dex文件的大小通常比从相同的.class文件导出的压缩Java归档文件(JAR)小百分之几。
Dalvik的后继者是Android Runtime（ART），它使用相同的字节码和.dex文件（但不是.odex文件）。在Android 4.4中作为技术预览版首次被包含，并在后来的版本中完全取代了Dalvik，Android 5.0开始，仅使用ART作为唯一运行环境。
ART与Dalvik的区别
不同之处：
Android 2.2 为Dalvik带来了基于跟踪的及时编译（JIT），通过在每次运行时不断地对应用程序进行分析，并将其字节码中频繁执行的短段字节码动态编译成本地机器代码，从而优化应用程序的执行。当Dalvik解释应用程序的其他字节码时，这些短字节码段的本机执行（称为"traces"）可以显着提高性能。
与Dalvik不同，ART引入了超前编译(AOT)的使用，在安装应用程序时将整个应用程序编译成本地机器码。通过消除Dalvik的解释和基于跟踪的JIT编译，ART提高了整体执行效率，降低了功耗，从而提高了移动设备的电池自主性。同时，ART还带来了更快的应用执行速度、改进的内存分配和垃圾收集（GC）机制、新的应用调试功能以及更准确的应用高层剖析。
在使用ART的设备上安装一个Apk应用程序，首先需要使用dex2oat工具进行编译，编译后产生ELF可执行文件，当启动应用时从该ELF文件中运行；因此，ART消除了与Dalvik的解释和基于跟踪的JIT编译相关的各种应用程序执行开销。但作为一个缺点，ART在安装应用程序时需要额外的时间进行编译，导致安装APP需要更长时间，而且应用程序会占用更大的存储空间（通常是闪存）来存储编译后的代码。
相同之处：
为了保持向后的兼容性，ART使用与Dalvik相同的输入字节码，通过标准的.dex文件作为APK文件的一部分，而.odex文件则被可执行和可链接格式（ELF）所取代。
混合模式
Android 7.0 为ART引入了带有代码剖析功能的JIT编译器，让它在运行Android应用的过程中不断提升性能。重新引入JIT是因为ART的缺点很明显，安装APP慢，占用更多存储空间，每当系统升级时，所有的应用都需要重新安装，这会导致所有的应用都需要在重新编译一遍。因此最新的安卓系统使用了混合模式，即首次安装APP，并不会马上进行编译，此时用户若启动应用，会使用类似原来的Dalvik方式，对频繁代码执行JIT编译，同时会生成一个离线的 profile 文件，这个 profile 文件会记录JIT运行时的所有 hot code（热点代码）信息。然后在未来的某个时间，安卓系统框架会基于这个 profile 文件来启动一个预编译行为，它只编译记录的热点代码。
需要注意的是JIT编译是一种动态编译，仅在内存中，每次启动应用时，都会重新对热点代码进行编译，耗费额外的性能和电量。混合模式混合了两者的优点，摒弃了缺点，是一种非常好的解决方案。
打包原理
Android的包文件APK分为两个部分：代码和资源。
所以打包方面也分为资源打包和代码打包两个方面，
具体说来：
- 通过AAPT工具进行资源文件（包括AndroidManifest.xml、布局文件、各种xml资源等）的打包，生成R.java文件。
- 通过AIDL工具处理AIDL文件，生成相应的Java文件。
- 通过Javac工具编译项目源码，生成Class文件。
- 通过DX工具将所有的Class文件转换成DEX文件，该过程主要完成Java字节码转换成Dalvik字节码，压缩常量池以及清除冗余信息等工作。
- 通过ApkBuilder工具将资源文件、DEX文件打包生成APK文件。
- 利用KeyStore对生成的APK文件进行签名。
- 如果是正式版的APK，还会利用ZipAlign工具进行对齐处理，对齐的过程就是将APK文件中所有的资源文件距离文件的起始距离都偏移4字节的整数倍，这样通过内存映射访问APK文件的速度会更快
基础文档
公众号“编程之路从0到1”
