[android] ART ( android runtime ) 이란? (2017.08. updated)

[android] ART ( android runtime ) 이란?

- 2017. 8 내용 보강

ART, Android Runtime from Kitkat( 4.4 )

기존의 안드로이드에서는 DEX file 을 Dalvik machine(JVM) 위에 올리는 방식이었는데,

Kitkat ( 4.4 ) 부터는 ART(Android Runtime) machine 위에서 OAT file 을 돌리는 것이 가능해졌다.

기존의 dex 파일을 dex2oat 라는 converter 를 이용해서 converting 하여 생성하고 run 한다.

Dalvik 은 bytecode 를 interpret 한다.

그러면서 사용자가 앱을 실행할 때마다 성능 개선이 있을 수 있는 부분에 대해 네이티브 코드로 변환을 한다.

이를 JIT( just-in-time ) 컴파일이라고 한다.

이 방식은 다양한 하드웨어나 아키텍쳐에서 실행할 수 있는 장점이 있지만,

이 과정이 성능과 배터리에 나쁜 영향을 준다. 게다가 JIT compile 된 코드가 메모리에 올라가 메모리도 늘어난다.

ART 는 Android RunTime 의 약자이며,

앱을 설치할 때 완전히 네이티브 코드로 변환하여 설치한다. 이 과정을 Ahead-Of-Time( AOT ) 컴파일이라 한다.

ART 를 사용하면, 코드 Interpret 및 JIT compile 하는 시간을 제거하여 performance 가 엄청 향상될 수 있다.

iOS 와 비슷한 성능의 이점을 얻는 것이 목표라고 한다.

단, 이 녀석은 Compile 하는데 시간이 오래 걸리고, compile 코드를 처음부터 다 생성하기 때문에 파일 용량이 커진다.

그래서 설치 속도 및 용량 이슈를 야기할 수 있다.

ART 를 사용함으로서 얻는 성능상 이점은 앱의 종류에 따라 다르다.

일부 앱은 약 2배의 속도 향상이 있었고( 보통 GPU 를 많이 사용하는 것 ), 일부 앱은 속도가 약간 더 느려지기도 한다. 하지만 전반적으로는 속도향상이 있었다.

현재(Kitkat 과 ART 가 막 등장한 순간)는 Dalvik -> ART 를 할 경우,

반드시 재부팅을 해야 하고, OAT file 이 생성되지 않은 경우 이 파일들을 생성하는데 오랜 시간을 기다려야 할 수도 있다.

( LOS 부터는 기본이 ART 이다. )

초창기에는 호환성이 완벽히 보장되지 않기 때문에

Dalvik 에서는 제대로 작동하던 앱들이 ART 를 사용하면 죽는 현상이 자주 발생하기도 했다.

이는 대부분 so 를 사용하는 경우에 발생했으며, 현재(Oreo까지 나왔다.) 많이 개선되었다.

2017. 08. 추가내용

NOS ( Nougat ) 부터는 ART 에 JIT 를 적용해서 더 빠른 성능을 내도록 함

자바와 그 컴파일러에 대한 이해.

Java 언어의 철학 중 하나는 한번 프로그래밍을 하면, Platform 에 상관없이 실행 가능하게 하는 것.

Write Once, Run Everywhere 이라고도 부른다.

이것을 위해서 Java Virtual Machine( JVM ) 이란 장치를 만들어 놓는다.

Java 로 작성된 프로그램을 컴파일하면 JVM 이 읽을 수 있는 중간언어(bytecode)로 번역되고,

JVM 이 각 플랫폼 ( 소위 OS 라고도 하는 윈도우, 유닉스, 리눅스 등 )이 알아 들을 수 있는 언어로 번역해서 프로그램을 실행시킨다.

이런 번역(Interpret)의 과정을 실행할 때마다 거치기 때문에

태생적으로 Native 언어들에 비해 속도가 느리다는 단점이 있다.

그리고 언어가 발전하면서 이런 단점을 만회하기 위해 JIT ( Just-In-Time ) 컴파일러라는 장치가 추가된다.

JIT Compiler.

JVM 은 중간 언어를 읽어 들일 때 한줄 한줄 읽어들인다.

이런 방식의 컴파일러를 interpreter 라고 하는데,

JIT 는 인터프리터 형식으로 중간 언어를 읽지 않고, 프로그램이 실행될 때 한꺼번에 읽어서

한번에 Platform 이 알아들을 수 있는 언어로 번역을 한다.

한줄 한줄 읽는 Interpreter 방식에 비해 당연히 속도가 빠르긴 하지만, native 방식에 비해서는 여전히 속도가 느리다. ( 그래도 Interpreter 방식에 비해 약 10~20배 정도의 성능향상이 있다고 한다. )

Dalvik VM

안드로이드도 Java 언어를 사용하기 때문에 VM 을 이용해야 한다.

다만 라이선스 문제가 있어 일반 JVM 대신 Dalvik VM 이라는 것을 만들어 사용한다.

초기의 안드로이드는 Dalvik VM 에 JIT 가 포함되어 있지 않았지만,

진저브레드 ( 2.3 ) 부터는 JIT 가 포함되어 성능 향상이 있었다.

다만 JIT 컴파일러는 작동할 때 당연히 Interpreter 에 비해 CPU 와 RAM 등의 resource 를 많이 사용하기 때문에 배터리를 많이 소모하게 된다.

화면 전환이 많을수록 배터리 소모는 더 급격해지고,

한번에 읽기 때문에 화면 전환시 속도도 느리다는 단점이 있다고 한다.

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