王成錄解密方舟編譯器：安卓如何改良才能媲美iOS的流暢度

蘋果并不是智能手機最早的發(fā)明者，但在2007年1月發(fā)布的第一代iPhone，卻真正重新定義了智能手機并開啟了移動互聯(lián)網(wǎng)的時代序幕。12年過去，盡管iPhone手機在拍照、續(xù)航等細分領域紛紛被來自安卓陣營的競爭對手所超越，但在系統(tǒng)流暢性方面，iPhone和其搭載的iOS系統(tǒng)一直是業(yè)內(nèi)當之無愧的標桿。

伴隨著華為P30系列新品發(fā)布，華為在EMUI 9.1應用了全新的方舟編譯器之后，據(jù)華為官方實驗室測算數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)組件System Server就給操作系統(tǒng)流暢度帶來了24%的提升，系統(tǒng)響應性能獲得了44%的顯著收益。為什么方舟編譯器會讓安卓系統(tǒng)獲得可以媲美iOS系統(tǒng)的絲滑體驗？既然更新編譯器有如此大的收益，為什么之前華為和其他企業(yè)沒有在編譯器上有大動作？文件系統(tǒng)被稱為是一個操作系統(tǒng)中不可輕易撼動的“承重墻”，華為為什么要選擇EROFS這個全新的文件系統(tǒng)？4月25日下午，華為消費者BG軟件部總裁王成錄就以上方舟編譯器和EROFS文件系統(tǒng)等焦點問題，進行了細致的解答。

方舟編譯器為什么能提升安卓系統(tǒng)的流暢度？

編譯器對于大多數(shù)用戶來說，都是一個相當陌生的事物。其實通俗來講，編譯器的作用就是把編程人員開發(fā)的高級語言程序，翻譯成機器可執(zhí)行的機器指令。王成錄做了一個形象的比喻：要想把編譯器做好，就是你要懂原來的高級語言，又要懂你所看到的硬件平臺。就像一個優(yōu)秀的翻譯官，要把中文翻譯成英文，至少對中文和英文都有非常深刻的理解才行；你必須對整個機器的CPU、GPU所有的指令要熟悉，第二個對目標語言要非常熟悉，才能做出一款更優(yōu)秀的編譯器。

我們在電視綜藝節(jié)目或者日常的線下聚會娛樂時，經(jīng)常會玩一種叫“我來比劃你來猜”的游戲，游戲規(guī)則通常是兩人搭檔，一人背對屏幕根據(jù)另一個人的語言表述和肢體動作來猜詞，另一個人根據(jù)屏幕上關鍵詞來做提示，最終以單位時間猜對關鍵詞數(shù)量多者獲勝。玩過這個游戲的朋友會深刻體會，在知識儲備大致相當?shù)那闆r下，描述者對關鍵詞描繪的精準度越高、特征值越清晰，那么單位時間內(nèi)猜對的概率就越高；反之，如果描述者給出的指令模糊，則需要不斷做解釋，才能逐步接近答案。方舟編譯器，就是與猜詞游戲中的原理有很多相通之處，原有的安卓系統(tǒng)的編譯器是邊執(zhí)行邊解釋，而方舟編譯器則是將指令一次性地編譯到位，無需虛擬機運行，徹底消除了虛擬機動態(tài)編譯的額外開銷，從邊執(zhí)行邊解釋到直接執(zhí)行，所以最終執(zhí)行效率和流暢性都能得以大幅提升。

據(jù)王成錄介紹，現(xiàn)有的安卓系統(tǒng)主要是在手機上進行編譯，雖然谷歌一直在不斷提升原生安卓編譯器的效率，安卓5.0版本之前，安卓采用的是解釋執(zhí)行+JIT方式，安卓6.0開始嘗試采用ART虛擬機，后來進化為采用解釋執(zhí)行+JIT+AoT的綜合模式。但為了解決安卓程序開發(fā)的兼容性問題，ART虛擬機長期存在，安卓編譯器可以通過JIT和AoT編譯大部分Java語言，但對于Java的動態(tài)特性無能為力，仍然需要邊解釋邊執(zhí)行，，這也導致了安卓系統(tǒng)流暢性的損失。而華為方舟編譯器可供開發(fā)者在開發(fā)環(huán)境一次性的將高級語言編譯為機器碼手機安裝應用程序后可全速運行程序，帶來效率上的巨大提升。

王成錄坦言，經(jīng)過華為方舟編譯器編譯后，安裝包的體積會增大一些，安裝后的占用空間也有些變大。但現(xiàn)在手機的普遍空間較大，并且安裝包下載后系統(tǒng)會直接刪掉，對用戶的影響并不明顯。經(jīng)過方舟編譯后的應用，性能得到質(zhì)一般的提升，以微博極速版為例，根據(jù)華為實驗室測試數(shù)據(jù)顯示，操作流暢度提升高達60%。

在硬件配置相當?shù)那疤嵯?，使用方舟編譯器能大幅提升手機的流暢度，所以這是一個系統(tǒng)底層革新帶來的巨大升級，但王成錄表示，華為并不打算將方舟編譯器私藏為華為的“獨家秘笈”華為計劃將方舟編譯器開源，以此來提升整個安卓生態(tài)的產(chǎn)業(yè)競爭力，讓更多的安卓陣營伙伴和用戶受益，提升用戶對整個安卓軟件生態(tài)的滿意度。

櫻桃好吃樹難栽。王成錄回憶說，做方舟編譯器是一個“板凳要坐十年冷”的工程，華為穩(wěn)得住才能做下來。華為從2009年做海思芯片后，由于需要有自己的編譯器才能真正發(fā)揮芯片的能力才開始起步，從2013年這開始，有華為自己的自研編譯器了，叫HCC；再到2014年，F(xiàn)redChow等技術大牛加入，來做華為編譯器的主架構；有了成功的實踐經(jīng)驗以后，華為2012實驗室成立了編譯器與編程語言實驗室，到今天推出了方舟編譯器，其實這是歷時十年艱辛努力的結果。

王成錄認為華為方舟編譯器主要優(yōu)點體現(xiàn)在四個技術亮點上：第一，它是多語言聯(lián)合優(yōu)化編譯器，消除跨語言調(diào)用開銷，這是影響Android性能開銷比較大的核心原因之一；第二，把虛擬機去掉，革新了內(nèi)存回收機制；第三，靈活的編譯優(yōu)化，開發(fā)者不需要改代碼，優(yōu)化編譯過的性能可以提升10%-20%；第四，方舟編譯器將采取開源策略，降低開發(fā)者的學習和使用成本。以上這些技術亮點能給應用開發(fā)者帶來了更多去優(yōu)化自己應用的機會。

為什么說超級文件系統(tǒng)EROFS是一項底層重大突破？

如果說操作系統(tǒng)是一個設計縝密的大廈，那么文件系統(tǒng)就是這個大廈中其關鍵支撐作用的“承重墻”，我們可以對房屋進行各種個性化裝修，但有一個基本的嘗試就是千萬不能動“承重墻”。

但華為在EMUI 9.1中卻采用了全新的超級文件系統(tǒng)（EROFS），這行為相當于拆掉重做了安卓系統(tǒng)的“承重墻”，華為為什么要冒如此大的戰(zhàn)略風險？對用戶而言收益如何體現(xiàn)？

在做EROFS之前，華為先大膽嘗試了F2FS，F(xiàn)lash友好的文件系統(tǒng)。王成錄解釋道，其實華為當初做F2FS立項時，內(nèi)部也產(chǎn)生過爭議，但華為堅信F2FS才是與閃存介質(zhì)最匹配的文件系統(tǒng)，F(xiàn)2FS能夠給用戶帶來更流暢的體驗，這值得華為去嘗試。2016年，F(xiàn)2FS伴隨Mate 9搭載的EMUI 5.0正式發(fā)布，過了一年半以后，Google看到F2FS在安卓系統(tǒng)上運行的卓越表現(xiàn)，便在Google Pixel手機用了這個文件系統(tǒng)。

王成錄表示，文件系統(tǒng)實際上是伴隨著存儲介質(zhì)的發(fā)展一步一步走過來的，存儲介質(zhì)不斷的演進，讓這個文件系統(tǒng)不斷的跟著演進，就是讓數(shù)據(jù)在存儲介質(zhì)上存儲讀取更好、更安全也更快。EROFS文件系統(tǒng)本身，它的第一個核心特點就是只讀特性，保證系統(tǒng)的安全。操作系統(tǒng)的系統(tǒng)分區(qū)不能被寫入，否則就意味著系統(tǒng)被攻破了。但安卓起源于Linux，其文件系統(tǒng)Ext4及其前身Ext2、Ext3等從Android誕生那一天起，并沒有考慮到閃存的特點，文件系統(tǒng)是讀寫雙向的，讀寫雙向用在系統(tǒng)區(qū)是不合適的。Ext4為了解決這個問題，加了兩把鎖鎖住，不允許外部寫進去。華為EROFS這個系統(tǒng)，既解決了隨機讀的速度問題，又解決安全問題，這個文件系統(tǒng)是只讀的不允許寫的，先天就把寫的可能性屏蔽掉了。第二個核心特性是對于系統(tǒng)分區(qū)專門量身定制的，可以提升讀的速度，還有第三點也非常重要，那就是通過壓縮算法，可以將整個系統(tǒng)區(qū)空間占用減少2GB，這個對消費者直接受益還是比較大的。華為已經(jīng)把EROFS的文件系統(tǒng)在社區(qū)開源了，Linux下一個主版本4.19版本就使用了華為EROFS文件系統(tǒng) ，這也是國內(nèi)廠商第一次貢獻完整的文件系統(tǒng)到Linux主線版本。

華為EMUI還將如何進化與變革？

安卓和iOS陣營的良性競爭，讓雙方都保持著足夠強的技術更新動力，也讓移動應用生態(tài)更加健康。但整體而言，安卓在生態(tài)系統(tǒng)層面還有很多值得向蘋果學習之處。

王成錄直言，在軟硬件結合的精細化資源調(diào)度和安卓系統(tǒng)組件深度優(yōu)化等方面，EMUI未來還有很長的路要走。華為的技術創(chuàng)新都圍繞用戶體驗，當我們把華為手機端側鍛煉得非常健康的時候，我們另外一頭必須往前走，通過生態(tài)共同努力，讓業(yè)務更豐富，讓應用體驗更好，必須借助第三方生態(tài)，這就是華為與BAT和網(wǎng)易等伙伴成立了安卓綠色聯(lián)盟的初衷，目的就是中國的安卓生態(tài)建設的更加純凈、高效。

未來華為EUMI會圍繞著三個關鍵點做大做強生態(tài)：第一，是讓業(yè)務更豐富，AI應用便是典型。華為從做AI的第一天起，我們就把AI所有能力開放給第三方，使能現(xiàn)在的應用更豐富、更強大；第二，就是解決體驗的基礎性流暢性問題，使用方舟編譯器只是其中的一種方式；第三，要把網(wǎng)絡也考慮進來，Link Turbo會有更新版本，對網(wǎng)絡的依賴也會變小。

王成錄強調(diào)，在EMUI 9.1的諸多新特性中，其中有一項是華為手機與華為PC的一碰傳，同時華為也在跟微軟合作，把這些東西貢獻給微軟，不久將來，在其它品牌Windows的筆記本上也可以使用這個功能；華為還跟奧迪、寶馬等車企合作手機鑰匙；華為手機與主流商用跑步機合作，用戶在健身房/酒店鍛煉的時候，華為手機與跑步機碰一碰，就可以把所有的跑步數(shù)據(jù)都同步在手機上，跑完了就可以拿走。以前是兩個設備通常是單點的連接，未來的連接，所有的設備關系是平等的，所有設備之間都可以互相連接。未來EMUI的革新和進化方向，是讓應用和服務，可以在設備之間無縫的流轉，讓智慧化全場景體驗由美好愿景變成觸手可及的現(xiàn)實。

華為、小米、OV為代表的中國手機廠商，在全球智能手機市場份額不斷提升。但中國手機廠商在之前的安卓生態(tài)體系中，更多的是生態(tài)系統(tǒng)受益者的角色，而方舟編譯器和EROFS文件系統(tǒng)的開源，讓中國廠商更多地開始承擔起底層技術革新和創(chuàng)新賦能的重任，并開始反哺安卓生態(tài)。我們也衷心希望更多中國科技企業(yè)，能夠在萬物互聯(lián)、萬物智聯(lián)的5G時代，能夠在底層技術層面上做出更多的創(chuàng)新和成績，書寫好“中國智造”的國家形象新標簽。

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