JIT 和 AOT

JIT(Just-In-Time)和 AOT(Ahead-Of-Time)是两种常见的代码编译技术,它们在现代编程语言运行时中扮演重要角色。以下是对它们的详细解释,包括工作原理、优缺点以及在 Android 中的应用：

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• AOT vs JIT Compiler: Which is Better for Angular Development? AOT 与 JIT 编译器：哪个更适合 Angular 开发？ (opens new window)

什么是 JIT 编译？

JIT 编译是一种 运行时编译 技术,它在程序执行过程中将字节码(中间代码)即时翻译为机器码

工作原理

1. 初始状态：程序以字节码形式运行在虚拟机上(如 Java 的 JVM 或 Android 的 ART)
2. 监控热点代码：JIT 编译器监控哪些方法或代码片段被频繁调用(即 "热点代码")
3. 即时编译：将热点代码即时编译为机器码,以提高执行效率
4. 动态优化：基于运行时信息,进行优化(如内联、消除冗余等)
5. 缓存结果：编译后的机器码被缓存,减少重复编译的开销

优点

1. 动态优化：能根据实际运行情况进行优化,性能更高
2. 启动快：初始时无需编译整个程序,启动速度快
3. 跨平台性：字节码可以跨平台运行,适配不同架构

缺点

1. 初始性能较低：未编译的代码以解释模式运行,可能较慢
2. 额外开销：运行时监控和编译增加内存和 CPU 消耗
3. 缓存失效：机器码缓存可能因环境改变而失效

什么是 AOT 编译？

AOT 编译是一种 静态编译 技术,它在程序运行之前将代码直接编译为目标平台的机器码

工作原理

1. 编译阶段：在程序安装或发布时,AOT 编译器将字节码翻译为机器码
2. 运行阶段：程序直接运行预编译的机器码,无需解释或即时编译

优点

1. 性能稳定：启动速度快,运行时性能高,无需解释或动态编译
2. 减少开销：无运行时编译的额外资源消耗
3. 安全性：提前编译避免运行时动态生成代码的潜在漏洞

缺点

1. 编译时间长：安装或发布时需要耗费时间进行静态编译
2. 缺乏动态优化：无法根据运行时信息进行进一步优化
3. 平台绑定：编译后的代码只能运行在目标平台上

JIT 和 AOT 编译对比

特性	JIT 编译	AOT 编译
编译时间	运行时即时编译	编译阶段一次性完成
性能	初始较低,动态优化后性能高	性能稳定,但无动态优化
启动时间	较慢,需解释字节码后编译	快,直接运行机器码
内存占用	需要额外内存用于运行时编译和缓存	占用较少
跨平台支持	高,依赖字节码	低,编译后绑定特定架构

在 Android 中的应用

Dalvik 虚拟机(早期 Android,API <= 19)

• 使用 JIT 编译
• 每次运行时都需要即时编译,性能提升有限

ART 虚拟机(Android Runtime,API >= 21) ART 是 Android 引入的运行时替代 Dalvik 的虚拟机,结合了 AOT 和 JIT 的优点：

1. AOT 编译(安装时)

• 在应用安装时将字节码编译为机器码(*.oat 文件)
• 优化启动时间和运行时性能

2. JIT 编译(运行时)

• 从 Android 7.0(API 24)开始,ART 支持 JIT 编译：
  • 对未被 AOT 编译的代码进行即时优化
  • 动态监控和编译热点代码,进一步提升性能

3. 混合模式

• AOT 提供稳定的基础性能
• JIT 提供动态优化和适应性

典型应用场景

• JIT 适用场景

  • 开发阶段：快速测试和调试,减少每次修改后的编译时间
  • 跨平台应用：如 Java、Kotlin、Python 等需要跨平台的语言

• AOT 适用场景

  • 生产环境：需要快速启动和稳定性能的应用
  • 嵌入式设备：资源受限且环境固定的系统