一、什么是方舟編譯器
方舟編譯器雖然是在 4.11 日 HUAWEI P30 系列國(guó)內(nèi)發(fā)布會(huì)上公布的應(yīng)用編譯技術(shù)，但其實(shí)華為早在 5 年前就開(kāi)始布局，并投入數(shù)百專家團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)多次嘗試，才在 EMUI 9.1 上實(shí)現(xiàn)了機(jī)器代碼的翻譯。幾千年來(lái)，人們從裹腹耐寒到智慧創(chuàng)新，從未停止探索世界的步伐。同時(shí)，他們將這些智慧賦予更多的物體，比如機(jī)器。
想讓機(jī)器讀懂人類情感，他們之間就需要有個(gè)“翻譯”，來(lái)充當(dāng)人機(jī)交互的橋梁，也就是專業(yè)人士口中的編譯技術(shù)。
它能夠?qū)?C、Java 等高級(jí)語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為機(jī)器能讀懂的低級(jí)語(yǔ)言，將精妙的代碼轉(zhuǎn)化為 0 和 1 的二進(jìn)制指令，消除了溝通障礙，從而馴服了機(jī)器。
可以說(shuō)編譯器是軟件與芯片之間的橋梁，其性能，效率直接影響到機(jī)器的運(yùn)行效率。
二、方舟編譯器和Java的故事
而既有的安卓系統(tǒng)框架與應(yīng)用之間，仍然使用的是不被機(jī)器直接讀懂的 Java 語(yǔ)義，最初的解決方案是通過(guò)增加一個(gè)虛擬機(jī)制（JVM），相當(dāng)于一個(gè)“中間層”將 Java 語(yǔ)言“翻譯”為機(jī)器可以讀懂的匯編指令。
中間層”翻譯一句 Java 語(yǔ)義機(jī)器就執(zhí)行一段，也就是“邊解釋邊運(yùn)行”（動(dòng)態(tài)編譯），不但效率低，耗費(fèi)系統(tǒng)資源，對(duì)操作流暢度也有影響。
盡管安卓系統(tǒng) 6.0 以后采用了 ART （Android Runtime）模式，對(duì)調(diào)用次數(shù)多的 Java 代碼編譯為機(jī)器碼（靜態(tài)編譯）；在設(shè)備空閑的時(shí)候進(jìn)行一些預(yù)編譯，解決了部分 Java 代碼執(zhí)行效率問(wèn)題，但對(duì)于動(dòng)態(tài)語(yǔ)義部分還是無(wú)法實(shí)現(xiàn)靜態(tài)編譯，仍需要虛擬機(jī)充當(dāng)“翻譯”邊解釋邊運(yùn)行，效率和體驗(yàn)提升有限。
而方舟編譯器，采用了全新的系統(tǒng)及應(yīng)用的編譯和運(yùn)行機(jī)制，對(duì)所有的 Java 語(yǔ)義全部做到靜態(tài)編譯，直接將 Java 語(yǔ)言“翻譯”成機(jī)器語(yǔ)言（靜態(tài)編譯），消除了虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)編譯的額外開(kāi)銷，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)發(fā)和運(yùn)行效率的兼容并舉。
如果把編譯器看做一個(gè)翻譯，就好比我們?nèi)サ揭粋€(gè)語(yǔ)言不通的國(guó)家，原本只能通過(guò)同聲翻譯（虛擬機(jī)）來(lái)進(jìn)行交流溝通，難免效率低下。而華為方舟編譯器更像是讓您直接獲得了語(yǔ)言能力，從而可以擺脫同聲翻譯（虛擬機(jī)），可以更暢快地與當(dāng)?shù)厝藴贤ā?/p>
根據(jù)華為實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試數(shù)據(jù)，EMUI 9.1 在僅僅對(duì)系統(tǒng)組件 System Server 應(yīng)用了華為方舟編譯器后，系統(tǒng)操作流暢度提升 24%，系統(tǒng)響應(yīng)性能提升 44%。同時(shí)，新浪微博極速版在應(yīng)用方舟編譯器之后，操作流暢度最高提升了60%
方舟編譯器編譯的應(yīng)用在開(kāi)發(fā)階段就已完成。也就是說(shuō)，只要是經(jīng)過(guò)編譯器編譯的應(yīng)用，在應(yīng)用市場(chǎng)上上架了以后，用戶下載的就是編譯過(guò)的了。
三、方舟編譯器在底層重造安卓系統(tǒng)體驗(yàn)
據(jù)王成錄透露，在方舟編譯器發(fā)布當(dāng)天，電話被打爆了，業(yè)界的開(kāi)發(fā)者都高度關(guān)注。
為什么會(huì)這樣？因?yàn)榉街劬幾g器是對(duì)安卓底層機(jī)制的重構(gòu)，給用戶體驗(yàn)帶來(lái)的提升是顛覆性的。
它解決的是安卓手機(jī)上最大的痛點(diǎn)：“卡頓”。編譯器，就像是人類和機(jī)器溝通的橋梁，承擔(dān)著將高級(jí)語(yǔ)言“翻譯”成機(jī)器能懂的機(jī)器碼，并按照指令運(yùn)行。但是，在安卓系統(tǒng)中，編譯器卻有一個(gè)繞不過(guò)的坎兒：虛擬機(jī)。安卓系統(tǒng)雖然在不斷演進(jìn)，但始終需要虛擬機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)解釋和執(zhí)行。
用翻譯的方式來(lái)比喻，更容易理解。安卓程序的虛擬機(jī)中有解釋器和編譯器，相當(dāng)于是有兩個(gè)翻譯在運(yùn)行。解釋器好像現(xiàn)場(chǎng)翻譯，演講者講一句，就需要停下來(lái)翻譯一句給編譯器，編譯器則結(jié)合上下文一次翻譯一大段。兩個(gè)翻譯同時(shí)在搞，于是你聽(tīng)到的內(nèi)容就是斷斷續(xù)續(xù)的，你的系統(tǒng)就會(huì)變得非常卡頓。
而且，虛擬機(jī)的統(tǒng)一回收內(nèi)存也是卡頓的罪魁禍?zhǔn)字唬琂ava的虛擬機(jī)模式提供了內(nèi)存GC（垃圾回收）機(jī)制，內(nèi)存垃圾是集中回收，但全局回收時(shí)需要短暫中斷應(yīng)用，成為隨機(jī)卡頓的根因之一。
那么，方舟編譯器帶來(lái)的顛覆在哪里呢？首先，方舟的內(nèi)存回收機(jī)制是隨用隨回收，回收時(shí)無(wú)需暫停應(yīng)用，因內(nèi)存回收的隨機(jī)卡頓就消除了。其次，方舟編譯器是在應(yīng)用打包的時(shí)候直接編譯出了機(jī)器指令，無(wú)需繁瑣的虛擬機(jī)運(yùn)行，徹底消除了虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)編譯的額外開(kāi)銷，從邊翻譯邊執(zhí)行到提前編譯機(jī)器碼直接執(zhí)行（運(yùn)行時(shí)無(wú)需再編譯），大幅提升了效率，讓性能得到大幅提升。
用量化的方式可以很好地看到這種性能提升的效果：有了方舟編譯器的手機(jī)，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作流暢度提升24%，系統(tǒng)響應(yīng)性能提升44%。
能實(shí)現(xiàn)這樣的效果，方舟編譯器的內(nèi)存回收機(jī)制也功不可沒(méi)。原來(lái)虛擬機(jī)的內(nèi)存回收是統(tǒng)一進(jìn)行的，全局回收時(shí)需要暫停應(yīng)用（導(dǎo)致卡頓）；而方舟編譯器則是內(nèi)存隨用隨回收，回收時(shí)無(wú)需暫停應(yīng)用，顯然能夠避免卡頓。
方舟編譯器看起來(lái)深?yuàn)W，但是對(duì)應(yīng)用開(kāi)發(fā)者和用戶來(lái)說(shuō)卻很簡(jiǎn)單。王成錄說(shuō)，對(duì)于應(yīng)用開(kāi)發(fā)者無(wú)需修改代碼，只需要用方舟編譯器重新編譯，就能帶來(lái)性能的提升。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，只要在應(yīng)用市場(chǎng)下載編譯過(guò)的應(yīng)用，就直接能享受到性能提升的好處。
重新編譯，會(huì)帶來(lái)應(yīng)用安裝包和安裝后占用空間的增大，以微博極速版為例，安卓9.0的apk是9.7Mb，安裝后是37.5Mb，而使用方舟編譯器后的安裝文件apk是23Mb，安裝完后大約不到50Mb。但是，使用方舟編譯器后的性能提升卻是顛覆性的，微博極速版的操作流暢度提升了60%！
一句話，方舟編譯器給安卓程序的性能提升結(jié)果非常顯著。這個(gè)性能提升可以用應(yīng)用執(zhí)行時(shí)間來(lái)衡量，而應(yīng)用執(zhí)行時(shí)間=應(yīng)用執(zhí)行指令總條數(shù)X平均每條指令所用CPU cycle數(shù)/ CPU頻率，CPU頻率由手機(jī)硬件決定，方舟編譯器可以實(shí)現(xiàn)平均每條指令所用CPU cycle數(shù)更少、應(yīng)用執(zhí)行指令總條數(shù)更少，從而帶來(lái)更快的應(yīng)用執(zhí)行時(shí)間。
同樣用翻譯來(lái)比喻這種編譯帶來(lái)的性能提升。““What happens in Vegas, stays in Vegas”如果比作最初的應(yīng)用，如果不編譯，翻譯可能是“在拉斯維加斯發(fā)生的一切，就留在拉斯維加斯”，而方舟編譯器編譯帶來(lái)的則是“勿念過(guò)往 活在當(dāng)下”，顯然要好得多。
總結(jié)
所以，方舟編譯器、EROFS超級(jí)文件系統(tǒng)等顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新，只是華為在軟件領(lǐng)域不斷突破和努力的縮影。華為正在憑借自己的技術(shù)實(shí)力和不斷努力，重造安卓系統(tǒng)的體驗(yàn)。
除了硬件的技術(shù)突破，軟件也在用戶體驗(yàn)中扮演越來(lái)越重要的角色。這就是軟件的力量，通過(guò)持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步，持續(xù)的生態(tài)開(kāi)放，讓消費(fèi)者感受到，華為的產(chǎn)品體驗(yàn)在進(jìn)步，安卓系統(tǒng)的體驗(yàn)在進(jìn)步。