Android系統中的.apk文件和dex文件

1. .apk文件

APK是Android Package的縮寫,即Android安裝包。APK是類似Symbian Sis或Sisx的文件格式,PC上的安裝文件的後綴名爲“.exe”。通過將APK文件直接傳到Android模擬器或Android手機中執行即可安裝。
使用Android打包工具(aapt)將DEX文件,資源文件以及AndroidManifest.xml文件(二進制格式)組合成一個應用程序包(APK)。APK文件其實是zip格式,但後綴名被修改爲apk,通過UnZip解壓後,可以看到Dex文件,Dex是Dalvik VM executes的全稱,即Android Dalvik執行程序,並非Java ME的字節碼而是Dalvik字節碼。
一個APK文件結構爲:
META-INF\   Jar文件中常可以看到
res\ 存放資源文件的目錄
AndroidManifest.xml  程序全局配置文件
classes.dex Dalvik字節碼
resources.arsc 編譯後的二進制資源文件
總結下我們發現Android在運行一個程序時首先需要UnZip,然後類似Symbian那樣直接,和Windows Mobile中的PE文件有區別,這樣做對於程序的保密性和可靠性不是很高,通過dexdump命令可以反編譯,但這樣做符合發展規律,微軟的 Windows Gadgets或者說WPF也採用了這種構架方式。
在Android平臺中dalvik vm的執行文件被打包爲apk格式,最終運行時加載器會解壓然後獲取編譯後的androidmanifest.xml文件中的permission分支相關的安全訪問,但仍然存在很多安全限制,如果你將apk文件傳到/system/app文件夾下會發現執行是不受限制的。最終我們平時安裝的文件可能不是這個文件夾,而在android rom中系統的apk文件默認會放入這個文件夾,它們擁有着root權限。

2..dex文件

Dex是Dalvik VM executes的全稱,即Android Dalvik執行程序,並非Java ME的字節碼而是Dalvik字節碼。Google 在新發布的Android 平臺上使用了自己的Dalvik 虛擬機來定義,這種虛擬機執行的並非Java 字節碼,而是另一種字節碼:dex 格式的字節碼。在編譯Java 代碼之後,通過Android 平臺上的工具可以將Java 字節碼轉換成Dex 字節碼。雖然Google 稱Dalvik 是爲了移動設備定做的,但是業界很多人認爲這是爲了規避向sun 申請Javalicense。這個DalvikVM 針對手機程序程式/CPU 做過最佳化,可以同時執行許多VM 而不會佔用太多Resource。
對於Android DEX文件進行優化,需要注意的一點是DEX文件的結構是緊湊的,但是我們還是要想方設法的進行提高程序的運行速度,我們就仍然需要對DEX文件進行進一步優化。
調整所有字段的字節序(LITTLE_ENDIAN)和對齊結構中的沒一個域 驗證DEX文件中的所有類 對一些特定的類進行優化,對方法裏的操作碼進行優化 。優化後的文件大小會有所增加,應該是原Android DEX文件的1-4倍。 優化發生的時機有兩個:對於預置應用,可以在系統編譯後,生成優化文件,以ODEX結尾。
這樣在發佈時除APK文件(不包含DEX)以外,還有一個相應的Android DEX文件;對於非預置應用,包含在APK文件裏的DEX文件會在運行時被優化,優化後的文件將被保存在緩存中。
每一個Android應用都運行在一個Dalvik虛擬機實例裏,而每一個虛擬機實例都是一個獨立的進程空間。虛擬機的線程機制,內存分配和管理,Mutex等等都是依賴底層操作系統而實現的。
所有Android應用的線程都對應一個Linux線程,虛擬機因而可以更多的依賴操作系統的線程調度和管理機制。
不同的應用在不同的進程空間裏運行,加之對不同來源的應用都使用不同的Linux用戶來運行,可以最大程度的保護應用的安全和獨立運行。
Zygote是一個虛擬機進程,同時也是一個虛擬機實例的孵化器,每當系統要求執行一個 Android應用程序,Zygote就會FORK出一個子進程來執行該應用程序。這樣做的好處顯而易見:Zygote進程是在系統啓動時產生的,它會完成虛擬機的初始化,庫的加載,預置類庫的加載和初始化等等操作,而在系統需要一個新的虛擬機實例時。
Zygote通過複製自身,最快速的提供個系統。另外,對於一些只讀的系統庫,所有虛擬機實例都和Zygote共享一塊內存區域,大大節省了內存開銷。Android應用開發和Dalvik虛擬機Android應用所使用的編程語言是Java語言,和Java SE一樣,編譯時使用Sun JDK將Java源程序編程成標準的Java字節碼文件(.class文件)。
而後通過工具軟件DX把所有的字節碼文件轉成Android DEX文件(classes.dex)。最後使用Android打包工具(aapt)將DEX文件,資源文件以及AndroidManifest.xml文件(二進制格式)組合成一個應用程序包(APK)。應用程序包可以被髮布到手機上運行
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