運(yùn)行速度大突破華為《方舟編譯器》詳解

宋奇

2019年4月11日，華為春季發(fā)布會(huì)上，除了P30系列，另外一個(gè)詞也在程序員屆火了一把———“華為方舟編譯器”。據(jù)介紹，華為《方舟編譯器》可以讓安卓性能突飛猛進(jìn)。近日，華為王成錄博士對(duì)《方舟編譯器》的原理進(jìn)行了講解，表示華為從2009年就創(chuàng)建編譯組，期間推出自研編譯器HCC、編程語言CM等，一直到如今推出了《方舟編譯器》。

什么是編譯器

編譯器是連接人類世界與機(jī)器世界之間的一座橋梁，同時(shí)也扮演著“翻譯者”的角色。它將程序員使用的高級(jí)語言翻譯成機(jī)器能明白的機(jī)器碼，從而使得手機(jī)能夠聽懂并執(zhí)行人類的指令。現(xiàn)有的安卓系統(tǒng)主要是在手機(jī)上進(jìn)行編譯，往往有部分程序需要一邊轉(zhuǎn)換一邊執(zhí)行，影響程序執(zhí)行的效率。

優(yōu)化編譯器對(duì)程序運(yùn)行性能及用戶體驗(yàn)有顯著影響，但它的開發(fā)，從系統(tǒng)軟件到應(yīng)用軟件，需要投入大量的時(shí)間和精力進(jìn)行研發(fā)，這一板塊在國(guó)內(nèi)尚屬“無人區(qū)”。華為已經(jīng)在研發(fā)編譯器的路上積累了多年，早至2009年華為就創(chuàng)建了編譯組，到2013年推出自研編譯器HCC，終于，在2019年《方舟編譯器》正式與大家見面。華為在移動(dòng)通信領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先，這背后是華為人前赴后繼的努力和無數(shù)次嘗試。

《方舟編譯器》安卓性能革命突破

當(dāng)前大部分安卓應(yīng)用都涉及不同的開發(fā)語言，不同語言形成的代碼需要在運(yùn)行態(tài)中進(jìn)行協(xié)同從而產(chǎn)生額外消耗。而《方舟編譯器》是業(yè)界首個(gè)多語言聯(lián)合優(yōu)化的編譯器，開發(fā)者在開發(fā)環(huán)境中可以一次性將多語言統(tǒng)一編譯為一套機(jī)器碼，運(yùn)行時(shí)無需產(chǎn)生跨語言帶來的額外消耗，并可以進(jìn)行跨語言的聯(lián)合優(yōu)化，提升運(yùn)行效率。

安卓自身的編譯技術(shù)在不斷的發(fā)展，但始終需要在運(yùn)行中依賴虛擬機(jī)來進(jìn)行動(dòng)態(tài)編譯和解釋執(zhí)行，對(duì)系統(tǒng)資源消耗較大。而《方舟編譯器》在開發(fā)環(huán)境中就可以完成全部代碼的編譯，手機(jī)安裝應(yīng)用程序后無需依賴虛擬機(jī)資源，即可全速運(yùn)行程序，帶來效率上的極大提升。例如：EMUI 9.1僅僅對(duì)系統(tǒng)組件System Server應(yīng)用了華為《方舟編譯器》后，就帶來了系統(tǒng)操作流暢度提升24 %，系統(tǒng)響應(yīng)性能提升44 %的收益。

《方舟編譯器》，高效的回收機(jī)制

內(nèi)存管理是程序開發(fā)與運(yùn)行時(shí)需要重點(diǎn)考慮的部分，也和系統(tǒng)流暢度息息相關(guān)。安卓在內(nèi)存回收上采用集中回收機(jī)制，全局回收時(shí)更需要暫停應(yīng)用，這也是隨機(jī)卡頓的根本原因之一。而《方舟編譯器》提供了更高效的內(nèi)存回收機(jī)制，回收時(shí)無需暫停應(yīng)用，隨時(shí)用隨時(shí)回收，大大提高了運(yùn)行速度。

《方舟編譯器》應(yīng)用級(jí)編譯優(yōu)化

代碼優(yōu)化是編譯器最為核心的功能，也是評(píng)判一個(gè)編譯器優(yōu)劣最重要的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前由于安卓應(yīng)用使用了虛擬機(jī)機(jī)制，難以面向不同應(yīng)用對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行針對(duì)性的靈活優(yōu)化。安卓ART的AoT和JIT動(dòng)態(tài)編譯因?yàn)槭沁\(yùn)行在手機(jī)上，受資源所限，因而只能使用簡(jiǎn)單的優(yōu)化算法。而《方舟編譯器》由于是在應(yīng)用開發(fā)階段進(jìn)行編譯，所以可以允許不同應(yīng)用靈活采用不同的編譯優(yōu)化方案，而且因?yàn)樵陂_發(fā)環(huán)境編譯不會(huì)受到手機(jī)性能的限制，可以使用更多先進(jìn)的優(yōu)化算法，從而使得每個(gè)應(yīng)用的性能達(dá)到最佳。

簡(jiǎn)單易用，開放開源

華為在持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，也注重將技術(shù)成果回饋給行業(yè)，華為《方舟編譯器》在開發(fā)構(gòu)建的階段為開發(fā)者提供快速的集成編譯環(huán)境，大大降低了開發(fā)者的學(xué)習(xí)成本和使用成本，令產(chǎn)業(yè)與用戶受益。華為《方舟編譯器》會(huì)從2019年開始全面開源，邀請(qǐng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)鏈條一起共同關(guān)注和提升安卓性能體驗(yàn)。

華為將在2019年8月的華為終端開發(fā)者大會(huì)宣布方舟編譯框架代碼開源，后續(xù)會(huì)在2019年11月的綠盟開發(fā)者大會(huì)實(shí)現(xiàn)完整《方舟編譯器》代碼開源。