方舟編譯器火了！華為在底層重造安卓系統，目標超越蘋果iOS

在華為P30系列手機的釋出會上，有三頁PPT，是講方舟編譯器的。這三頁內容，在P30系列手機的光環下並不出眾，但卻堪稱是一場安卓的效能革命，將顛覆安卓系統的體驗。

最近，我與華為消費者BG軟體部總裁王成錄博士進行了深度交流，試圖瞭解方舟編譯器、EROFS超級檔案系統以及華為消費者業務軟體業務的最新動向。

方舟編譯器：在底層重造安卓系統體驗

據王成錄透露，在方舟編譯器釋出當天，電話被打爆了，業界的開發者都高度關注。

為什麼會這樣？因為方舟編譯器是對安卓底層機制的重構，給使用者體驗帶來的提升是顛覆性的。

它解決的是安卓手機上最大的痛點：“卡頓”。編譯器，就像是人類和機器溝通的橋樑，承擔著將高階語言“翻譯”成機器能懂的機器碼，並按照指令執行。但是，在安卓系統中，編譯器卻有一個繞不過的坎兒：虛擬機器。安卓系統雖然在不斷演進，但始終需要虛擬機器來實現解釋和執行。

用翻譯的方式來比喻，更容易理解。安卓程式的虛擬機器中有直譯器和編譯器，相當於是有兩個翻譯在執行。直譯器好像現場翻譯，演講者講一句，就需要停下來翻譯一句給編譯器，編譯器則結合上下文一次翻譯一大段。兩個翻譯同時在搞，於是你聽到的內容就是斷斷續續的，你的系統就會變得非常卡頓。

而且，虛擬機器的統一回收記憶體也是卡頓的罪魁禍首之一，Java的虛擬機器模式提供了記憶體GC（垃圾回收）機制，記憶體垃圾是集中回收，但全域性回收時需要短暫中斷應用，成為隨機卡頓的根因之一。

那麼，方舟編譯器帶來的顛覆在哪裡呢？首先，方舟的記憶體回收機制是隨用隨回收，回收時無需暫停應用，因記憶體回收的隨機卡頓就消除了。其次，方舟編譯器是在應用打包的時候直接編譯出了機器指令，無需繁瑣的虛擬機器執行，徹底消除了虛擬機器的動態編譯的額外開銷，從邊翻譯邊執行到提前編譯機器碼直接執行（執行時無需再編譯），大幅提升了效率，讓效能得到大幅提升。

用量化的方式可以很好地看到這種效能提升的效果：有了方舟編譯器的手機，能實現系統操作流暢度提升24%，系統響應效能提升44%。

能實現這樣的效果，方舟編譯器的記憶體回收機制也功不可沒。原來虛擬機器的記憶體回收是統一進行的，全域性回收時需要暫停應用（導致卡頓）；而方舟編譯器則是記憶體隨用隨回收，回收時無需暫停應用，顯然能夠避免卡頓。

方舟編譯器看起來深奧，但是對應用開發者和使用者來說卻很簡單。王成錄說，對於應用開發者無需修改程式碼，只需要用方舟編譯器重新編譯，就能帶來效能的提升。對於使用者來說，只要在應用市場下載編譯過的應用，就直接能享受到效能提升的好處。

重新編譯，會帶來應用安裝包和安裝後佔用空間的增大，以微博極速版為例，安卓9。0的apk是9。7Mb，安裝後是37。5Mb，而使用方舟編譯器後的安裝檔案apk是23Mb，安裝完後大約不到50Mb。但是，使用方舟編譯器後的效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式的效能提升結果非常顯著。這個效能提升可以用應用執行時間來衡量，而應用執行時間=應用執行指令總條數X平均每條指令所用CPU cycle數/ CPU頻率，CPU頻率由手機硬體決定，方舟編譯器可以實現平均每條指令所用CPU cycle數更少、應用執行指令總條數更少，從而帶來更快的應用執行時間。

同樣用翻譯來比喻這種編譯帶來的效能提升。““What happens in Vegas， stays in Vegas”如果比作最初的應用，如果不編譯，翻譯可能是“在拉斯維加斯發生的一切，就留在拉斯維加斯”，而方舟編譯器編譯帶來的則是“勿念過往 活在當下”，顯然要好得多。

板凳要坐十年冷，最佳化安卓系統是持久戰

方舟編譯器火了，但是寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來，這一切，來自於“板凳要坐十年冷”的堅持和努力。

王成錄透露，早在2009年，華為就建立了編譯組，因為海思做了晶片以後，需要有自己的編譯器才能真正發揮晶片的能力。從2013年開始，華為推出了自己的編譯器HCC，用在基站領域，這可以說是方舟編譯器的前身。到了2014年，以Fred Chow等為代表的眾多技術人才加入，在2016年華為成立編譯器與程式語言實驗室，一直到現在推出方舟編譯器。

編譯器作為系統軟體，真的是一個“板凳要坐十年冷”的工程，穩得住才能做下來，非常的複雜。

王成錄感慨地說，中國有眾多軟體研發人員，但國內一直缺乏領先的系統軟體，因為大家基本上都集中在應用軟體領域，我希望中國的軟體人員能共同努力，能把中國的系統軟體做好，中國軟體未來的希望，是一定要有自己的系統軟體，這樣中國的軟體行業才能真正做強做大。

事實上，回顧華為EMUI系統的發展史，就是一部安卓系統的最佳化史，也折射出華為“板凳要坐十年冷”的精神。

從EMUI5。0系統的“天生快，一生快”，到EMUI8。2的GPU Turbo，到EMUI9。0的Link Turbo，再到現在的方舟編譯器以及EROFS超級檔案系統，都是如此。

說到這裡，要多說幾句EROFS超級檔案系統，這也是和方舟編譯器類似的底層顛覆性技術。EROFS超級檔案系統使用專利壓縮演算法，幾乎不存在無效讀取。它讓隨機讀效能提升了20%，系統可用空間多2GB。而且，只讀設計，讓系統分割槽更加安全。

王成錄說，我們每走一步，大家看到的是釋出黑科技，但華為不是無意為之，我們一直在圍繞效能這條線找最主要的矛盾，去解決。例如，EMUI5。0解決的是最核心的卡頓問題，GPU Turbo解決的是遊戲流暢度問題，Link Turbo解決的是網路連線問題等等。

那麼，現在最新的EMUI系統和iOS相比處於什麼狀態呢？王成錄說，EMUI9。1的DNA和iOS已經幾乎一樣，目前EROFS檔案系統、通訊、連線模組已經領先iOS，未來，EMUI會有更多模組追趕iOS，甚至超過iOS。

後記：未來更是一場生態戰

誠然，安卓系統要想真正超越iOS的體驗，需要有兩個戰場，一個是深度技術的創新戰場，另一個是開放生態的生態戰場。

一方面，透過方舟編譯器、EROFS超級檔案系統、Link Turbo、GPU Turbo等一系列的深度技術創新，華為的EMUI系統正在接近，甚至在某些方面超越iOS的體驗。

另一方面，華為也在開放生態上進行佈局。以方舟編譯器和EROFS為例，華為都選擇了向業界開源。據瞭解，方舟編譯器將在今年8月舉行的華為終端開發者大會上對框架程式碼開源，開發者可以研究參考；將在今年11月的綠盟開發者大會上將完整的方舟編譯器程式碼開源，開發者可以編譯使用。

王成錄說，方舟編譯器是個通用技術，目前是基於ARM指令集開發的，適用於所有ARM晶片平臺，不限於安卓；可以適用ICT行業。未來可基於具體晶片指令集進行開發。

甚至所有的安卓手機廠商都將從中受益。方舟編譯器編譯過的應用，可以適用於其他安卓手機，這讓其他安卓手機使用者也將獲益匪淺。

這點聽上去有點“無私”，但仔細思量，卻是付出即收穫。安卓手機的整體體驗比蘋果要好，有利於包括華為在內的所有廠家。“實際上做這件事情，只靠華為一家不可能實現，我們非常希望Android陣營所有合作伙伴一起努力，這是華為將方舟編譯器向業界開源最核心的原因，希望大家將這個編譯器從各自場景、各自平臺，不斷去打磨它，才能實現最終給使用者帶來最好體驗的理想目標。”王成錄如此說。

安卓系統因為華為的參與，正在變得越來越好，這中間不僅有努力，更有決心。王成錄透露，檔案系統F2FS在EMUI 5。0更換時，自己在內部簽了軍令狀，因為這個工作實在是風險極大，但是華為內部做了大量的測試，才讓這個更換工作有驚無險。“簡單來說，三年前，我們70%的東西是跟隨Google，他們做了很多貢獻，我們受益很大，但是今天我們也有很多創新點反哺給原生安卓系統，包括我們的F2FS、無線投屏等創新技術點都有反哺原生安卓系統，使安卓變得更好。”

未來的華為EMUI系統將是什麼樣？除了深度的技術創新，也在走向開放的生態。其一，是讓業務更豐富，AI就是其中的典型，華為從做AI的第一天起，就把AI所有能力開放給第三方，使能現在的應用更豐富更強大；其二，是讓體驗變得更流暢，方舟編譯器、Link Turbo等也在走向開放；其三，是走向全場景體驗，從手機到手機與PC的連線、手機與車的連線、手機與跑步機的連線等等。例如，在最近上海車展上，華為車聯網戰略中的HiCar就是如此。

所以，方舟編譯器、EROFS超級檔案系統等顛覆性的技術創新，只是華為在軟體領域不斷突破和努力的縮影。華為正在憑藉自己的技術實力和不斷努力，重造安卓系統的體驗。

除了硬體的技術突破，軟體也在使用者體驗中扮演越來越重要的角色。這就是軟體的力量，透過持續的技術進步，持續的生態開放，讓消費者感受到，華為的產品體驗在進步，安卓系統的體驗在進步。