- عمل دالفيك باستخدام تجميع JIT، حيث قام بترجمة الكود أثناء تشغيل التطبيق.
- تعمل تقنية ART على تحسين النظام باستخدام تجميع AOT، حيث تقوم بتنفيذ العملية أثناء التثبيت.
- تستخدم كلتا البيئتين تنسيق ملف DEX، مما يضمن التوافق بين الإصدارات.
- أدى الانتقال إلى تقنية ART إلى تقليل استهلاك البطارية وتحسين سلاسة النظام.
إذا تساءلت يومًا عما يحدث فعليًا داخل نظام هاتفك عند فتح تطبيق ما، فالإجابة تكمن في بيئة التشغيل. في نظام أندرويد، انتقلنا من بنية تعتمد على آلة دالفيك الافتراضية إلى نظام أكثر قوة يُسمى بيئة تشغيل أندرويد، والمعروفة اختصارًا بـ ART. باختصار، تتولى ART مسؤولية ترجمة الشيفرة البرمجية التي يكتبها المبرمجون إلى تعليمات يفهمها جهاز المستخدم دون حدوث أي أعطال.
لفهم هذا، من المهم معرفة أن نظام أندرويد لا يُشغّل جافا بشكلٍ أصلي؛ بل يستخدم نسخةً مُعدّلةً منه . يبدأ كل شيء بشفرة المصدر، التي تُحوّل إلى بايت كود، ثم تُحفظ بتنسيق مُحدد يُسمى DEX. وبحسب إصدار أندرويد لديك، سواءً كان قديمًا أم حديثًا، يختلف مسار تنفيذ هذه الشفرة اختلافًا جذريًا، مما يؤثر على أمور يومية مثل عمر البطارية وسرعة تحميل التطبيقات.
إرث دالفيك: عصر الإنتاج في الوقت المناسب
كان دالفيك ركيزة أساسية منذ بداية نظام أندرويد. وكان هدفه واضحًا: تمكين التطبيقات المكتوبة بلغة جافا من العمل على الأجهزة ذات الموارد المحدودة للغاية . وعلى عكس آلة جافا الافتراضية القياسية، تم تحسين دالفيك لاستخدام ذاكرة أقل وتشغيل عدة نسخ في وقت واحد، مع تفويض إدارة العمليات إلى نواة لينكس.
كانت الميزة الرئيسية لـ Dalvik هي الترجمة الفورية (JIT) . وهذا يعني ترجمة الكود إلى لغة الآلة فور تفاعل المستخدم مع التطبيق. ولتجنب تكرار هذه المهمة الشاقة في كل مرة، أنشأ Dalvik ملفات تُسمى ODEX (ملفات DEX المُحسّنة) ، والتي تخزن الأجزاء المترجمة مسبقًا في ذاكرة مؤقتة. لكن المشكلة كانت في أن عملية الترجمة المستمرة هذه تستهلك دورات المعالج، وبالتالي تستهلك طاقة أكبر.
بيئة تشغيل أندرويد (ART): القفزة نحو ما قبل الزمن
ابتداءً من نظام أندرويد 5.0 لولي بوب، سيطرت تقنية ART بشكل كامل. ويكمن الاختلاف الرئيسي في أن ART تُطبّق تقنية التجميع المسبق (AOT) . فبدلاً من انتظار فتحك للتطبيق، تتولى ART الجزء الأكبر من عملية التثبيت. وتستخدم أداة تُسمى dex2oat لتحويل ملفات DEX إلى ملفات تنفيذية بصيغة ELF (صيغة قابلة للتنفيذ والربط)، وهي صيغة أصلية لنظام لينكس.
بفضل هذه الطريقة، عند النقر على أيقونة تطبيق، لا يحتاج النظام إلى تجميع أي شيء؛ بل يقرأ ملف ELF وينفذه مباشرةً. هذا يعني أن المعالج يعمل بشكل أقل، وتدوم البطارية لفترة أطول ، وتصبح التطبيقات أكثر سلاسة. مع ذلك، هناك بعض السلبيات: يستغرق تثبيت التطبيقات وقتًا أطول قليلًا، وتستهلك مساحة تخزين أكبر مقارنةً بنظام Dalvik.
مقارنة فنية وتحسينات رئيسية
على الرغم من توافق البيئتين وتشغيلهما لنفس رمز DEX، فقد أدخلت ART تحسينات تجعل النظام سريعًا للغاية. من أبرز هذه التحسينات عملية جمع البيانات المهملة (GC) . في Dalvik، كان جامع البيانات المهملة يتسبب في تلك التوقفات المزعجة أو "التقطعات" في واجهة المستخدم (التأخير المعروف). أعادت ART تصميم هذه العملية بنظام متزامن في المقام الأول ، مما يجعل التوقفات مستقلة عن مقدار الذاكرة المستخدمة.
- تصحيح الأخطاء المتقدم: تتيح تقنية ART للمطورين رؤية الأقفال التي تحتفظ بها الخيوط وتتبع مثيلات الفئات بدقة أكبر بكثير.
- التشخيص الدقيق: الآن، عندما يتعطل تطبيق ما، تصبح تقارير الأخطاء أكثر تفصيلاً، خاصة في حالات NullPointerException.
- إدارة الذاكرة: على عكس دالفيك، الذي استخدم ذاكرة تخزين مؤقتة غير قابلة للتقسيم، يستخدم ART ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) التي الترقيم ممكن، مما يؤدي إلى تحسين استخدام الأجهزة.
عملية التغليف: من الكود إلى ملف APK
لكي تعمل أي من هذه البيئات، يجب أن يمر الكود بسلسلة من العمليات. أولًا، يقوم مُصرّف جافا بإنشاء ملفات بامتداد .class، والتي يقوم برنامج dex بتحويلها إلى ملف classes.dex واحد. هذا الملف هو جوهر ملف APK وهو ما سيعالجه كل من ART وDalvik.
تُستخدم أدوات مثل aapt لتغليف الموارد، بينما تعمل أداة zipalign على تحسين محاذاة البيانات، مما يضمن وصول المعالج إلى الذاكرة بأقصى كفاءة ممكنة. بمجرد وصول ملف APK إلى الجهاز، تبدأ العملية: إذا كان التطبيق يدعم ART، يتم إنشاء ملف ELF ؛ وإذا كان يدعم Dalvik، يبدأ إنشاء ملف ODEX تلقائيًا.
حقائق مثيرة للاهتمام حول ROMs وعملية إزالة الديكستروميثورفان
في عالم أنظمة التشغيل المعدلة (ROMs)، يُستخدم مصطلحا odex وdeodex بشكل شائع . ونظرًا لأن ملف ODEX يعتمد على مكونات الجهاز ونظام التشغيل الذي أُنشئ عليه، فإنه يصعب نقله من هاتف إلى آخر. ولتعديل تطبيق دون التسبب في تعطل النظام، يقوم المطورون بعملية deodexing ، والتي تتضمن دمج الملف المُحسَّن داخل ملف APK لتسهيل التعامل معه.
تطورت بيئة نظام أندرويد من آلة افتراضية مرنة ولكنها تستهلك الكثير من الطاقة إلى بيئة تشغيل مُحسّنة تُعطي الأولوية لتجربة المستخدم. فبينما ركزت دالفيك على مرونة ترجمة التعليمات البرمجية في الوقت الفعلي، عملت تقنية ART على زيادة استخدام موارد الجهاز إلى أقصى حد من خلال الترجمة المسبقة ، مما يضمن أن يكون البرنامج أكثر استقرارًا وسرعة وكفاءة في استهلاك الطاقة.