1. 字节码（Bytecode）是什么？

想象一下，你想让来自不同国家、说不同语言的人（比如英国人、法国人、中国人）都能理解你的指令。你有两种选择：

  • 选项 A（直接用机器语言）: 你为英国人准备一份纯英文指令，为法国人准备一份纯法文指令，为中国人准备一份纯中文指令。这样每个人都能直接看懂，但你得准备很多份，而且每种语言都要精通，太麻烦了！这就像直接编写机器码 (Machine Code)，不同类型的 CPU (手机芯片) 只能理解它们自己的特定机器码。
  • 选项 B（用中间语言）: 你用一种设计好的、简单的“中间语言”（比如世界语 Esperanto，或者就叫“图画指令”）来写指令。这份指令本身可能英国人、法国人、中国人都看不懂。但是，你给每个人都配一个“翻译器”，英国人的翻译器能把“图画指令”翻译成英文，法国人的翻译器能翻译成法文，中国人的翻译器能翻译成中文。这样，你只需要准备一份“图画指令”，就能让所有人都最终理解你的意图。

字节码 (Bytecode) 就扮演着这种“中间语言”或“图画指令”的角色。

  • 它不是我们直接编写的 Java 或 Kotlin 代码（这是给人读的“源语言”）。
  • 它也不是 CPU 能直接执行的机器码（这是给机器读的“目标语言”）。
  • 它是 Java/Kotlin 代码经过编译器第一次处理后生成的一种平台无关的、紧凑的指令格式。

2. DEX 字节码又是什么？

DEX (Dalvik Executable) 是 Android 平台特有的一种字节码格式。

  • 当你用 Java 或 Kotlin 编写 Android 应用时，编译工具首先会把它们变成标准的 Java 字节码（.class 文件）。
  • 然后，一个叫做 d8 (以前是 dx) 的工具会进一步把所有的 Java 字节码文件进行优化和转换，合并成一个或几个 .dex 文件。
  • 这个 DEX 格式被特别设计用来适应手机这种内存和电量都比较受限的环境。它比标准的 Java 字节码更紧凑，读取效率也更高。

所以，DEX 就是 Android 世界里使用的那种特别优化的“图画指令”或“中间语言”。

为什么需要将代码从字节码（DEX）一次性翻译成机器能直接执行的本地机器码（通常是 OAT 文件）

原因很简单：手机的 CPU (中央处理器，也就是手机的“大脑”) 看不懂 DEX 字节码！

  • CPU 只能理解非常非常底层的机器码 (Machine Code)。不同的 CPU 型号（比如手机里常见的 ARM 架构 CPU，或者电脑里常见的 x86 架构 CPU）有它们自己专属的机器码指令集，就像它们只懂自己的“方言”。
  • DEX 字节码是一种通用的、“平台无关”的指令，它不属于任何一种特定 CPU 的“方言”。

所以，为了让 CPU 能够执行你的 App 代码，就必须有一个“翻译官”把通用的 DEX 字节码翻译成 CPU 能懂的本地机器码。

这个“翻译官”就是我们之前提到的 ART (Android Runtime)！

  • ART 的 AOT (预先编译)：就像在 App 安装时，ART 这个翻译官就把整个 DEX 指令（“.dex”文件）提前翻译好，生成 CPU 能直接看的机器码（“.oat”文件）。以后运行时，CPU 直接看翻译好的就行了。
  • ART 的 JIT (即时编译)：在某些情况下，ART 也可能扮演“同声传译”的角色，在代码即将运行时才把它从 DEX 翻译成机器码。

总结

  • DEX 字节码是一种为 Android 优化的、平台无关的“中间代码”。
  • 需要翻译是因为手机 CPU 只能理解自己特定的“方言”——机器码，而看不懂通用的 DEX 字节码。
  • ART 担当了这个翻译官的角色，负责将 DEX 字节码翻译成 CPU 可以执行的机器码，从而让你的 App 能够运行起来。

这种“编写一次（Java/Kotlin），到处运行（不同 Android 设备）”的模式，正是通过字节码和运行时的翻译机制实现的。