دالفيك (برنامج)

دالفيك هي آلة افتراضية (VM) متوقفة عن العمل في نظام التشغيل أندرويد ، تُستخدم لتشغيل التطبيقات المصممة لنظام أندرويد. ^{[ 1 ] [ أ ]} كانت دالفيك جزءًا لا يتجزأ من حزمة برامج أندرويد في الإصدارات 4.4 "كيت كات" (التي لم تعد مدعومة) والإصدارات الأقدم، والتي كانت شائعة الاستخدام على الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر اللوحية ، بالإضافة إلى بعض الأجهزة الأخرى مثل أجهزة التلفزيون الذكية والأجهزة القابلة للارتداء . دالفيك برنامج مفتوح المصدر ، كتبه في الأصل دان بورنشتاين، الذي سمّاه تيمنًا بقرية الصيد دالفيك في إيافيوردور ، أيسلندا . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

تُكتب برامج أندرويد عادةً بلغة جافا وكوتلن ، وتُجمّع إلى بايت كود لآلة جافا الافتراضية ، ثم تُترجم إلى بايت كود دالفيك وتُخزّن في ملفات .dex( Dalvik EXecutable ) و .odex( Optimized Dalvik EXecutable ). ويرتبط مصطلحا odex و de-odex بتحويلات البايت كود الخاصة بكل منهما. صُمّم تنسيق Dalvik Executable المضغوط للأنظمة ذات الموارد المحدودة من حيث الذاكرة وسرعة المعالج .

يُعدّ Android Runtime (ART) خليفة Dalvik ، حيث يستخدم نفس البايت كود وملفات .dex (ولكن ليس ملفات .odex)، ويهدف هذا التحديث إلى تحسين الأداء. أُدرجت بيئة التشغيل الجديدة لأول مرة في Android 4.4 "KitKat" كمعاينة تقنية ، ^{[ 4 ] [ 5 ]} وحلّت محل Dalvik بالكامل في الإصدارات اللاحقة؛ ويُعدّ Android 5.0 "Lollipop" أول إصدار تُضمّن فيه ART كبيئة التشغيل الوحيدة.

صُممت لغة Dalvik، التي سمّاها مبتكرها دان بورنشتاين تيمنًا بمدينة في أيسلندا ، ^{[ 6 ]} للأجهزة المدمجة ذات ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ووحدة المعالجة المركزية (CPU) المنخفضة جدًا ^{[ 7 ]} لتشغيل أكواد Java، ودعم لغة C++ لاحقًا للتطبيقات الثقيلة، ولغة JavaScript للتطبيقات الخفيفة الشبيهة بالويدجت، كلغات أساسية، بينما تُستخدم Java لبقية التطبيقات. وقد وُجدت حزمة تطوير Android الأصلية (Android Native Development Kit) ، التي مهدت الطريق لدعم C++، منذ الإصدار العام الأول لـ Dalvik. ووفقًا لبورنشتاين، فإن ربط الملفات التنفيذية والمكتبات بالذاكرة عبر عمليات متعددة، وبناء مترجم أسرع ذي دلالات قائمة على السجلات، كانا من العوامل الرئيسية في التصميم المبكر لمجموعة التعليمات المحاذية للبايت والآلة الافتراضية. ومن خلال تجربته في العمل مع J2ME على Sidekick at Danger ، وجد بورنشتاين أنها مُبسطة للغاية ومُقيدة بشكل كبير بالنسبة لنظام Android. وفي حين أن التحسينات، مثل Isolates التي خططت لها شركة Sun آنذاك، جعلت عزل العمليات غير ممكن عمليًا، لأنه يُخلّ بنموذج أمان Android داخل الجهاز. بالنسبة لـ Dalvik VM، استلهم بورنشتاين بشكل خاص من The Case for Register Machines ^{[ 6 ]} الذي ألفه برايان ديفيس وآخرون من كلية ترينيتي ، دبلن. ^{[ 8 ]}

تم نشر Dalvik كمصدر مفتوح بموجب رخصة Apache v2 مثل بقية مشروع Android مفتوح المصدر في عام 2008. ^{[ 9 ]}

على عكس آلات جافا الافتراضية ، التي تعتمد على بنية المكدس ، تستخدم آلة دالفيك الافتراضية بنية قائمة على المسجلات تتطلب عددًا أقل من تعليمات الآلة الافتراضية، ولكنها عادةً ما تكون أكثر تعقيدًا. تُكتب برامج دالفيك بلغة جافا باستخدام واجهة برمجة تطبيقات أندرويد (API)، ثم تُترجم إلى بايت كود جافا، وتُحوّل إلى تعليمات دالفيك عند الحاجة.

تُستخدم أداةٌ dxلتحويل ملفات Java من نوع .class إلى صيغة .dex. يحتوي ملف .dex واحد على عدة فئات . يتم تضمين السلاسل النصية المكررة والثوابت الأخرى المستخدمة في ملفات الفئات المتعددة مرة واحدة فقط في ملف .dex الناتج لتوفير المساحة. كما يتم تحويل بايت كود Java إلى مجموعة تعليمات بديلة تستخدمها آلة Dalvik الافتراضية. عادةً ما يكون حجم ملف .dex غير المضغوط أصغر بنسبة قليلة من حجم ملف Java المضغوط (JAR) المُشتق من نفس ملفات .class. ^{[ 10 ]}

يمكن تعديل ملفات Dalvik التنفيذية مرة أخرى عند تثبيتها على جهاز محمول. ولتحقيق المزيد من التحسينات ، يمكن تبديل ترتيب البايتات في بعض البيانات، وربط هياكل البيانات البسيطة ومكتبات الدوال بشكل مباشر ، واختصار كائنات الفئات الفارغة، على سبيل المثال.

نظرًا لكونه مُحسَّنًا لمتطلبات الذاكرة المنخفضة، فإن Dalvik لديه بعض الخصائص المحددة التي تميزه عن الآلات الافتراضية القياسية الأخرى: ^{[ 11 ]}

• تم تقليص حجم الجهاز الظاهري لاستخدام مساحة أقل.
• تم تعديل مجموعة الثوابت لاستخدام مؤشرات 32 بت فقط لتبسيط المفسر .
• تُنفّذ لغة جافا القياسية تعليمات المكدس ذات 8 بت . يجب نسخ المتغيرات المحلية من وإلى مكدس المعاملات بتعليمات منفصلة. أما دالفيك، فتستخدم مجموعة تعليمات خاصة بها ذات 16 بت تعمل مباشرةً على المتغيرات المحلية. يُختار المتغير المحلي عادةً من حقل "سجل افتراضي" ذي 4 بت . هذا يُقلل عدد تعليمات دالفيك ويرفع سرعة مُفسّرها.

يسمح تصميم دالفيك للجهاز بتشغيل عدة نسخ من الآلة الافتراضية بكفاءة. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

أدخل نظام Android 2.2 "Froyo" ميزة الترجمة الفورية القائمة على التتبع (JIT) إلى Dalvik، مما حسّن أداء التطبيقات من خلال تحليلها باستمرار في كل مرة تُشغّل فيها، وترجمة أجزاء قصيرة من رمزها البرمجي (bytecode) إلى رمز الآلة الأصلي . وبينما يفسر Dalvik باقي رمز التطبيق البرمجي، فإن التنفيذ الأصلي لتلك الأجزاء القصيرة، والتي تُسمى "التتبعات"، يُحسّن الأداء بشكل ملحوظ. ^{[ ب ]} تُحدد رؤوس التتبع المحتملة في واجهة المُترجم في مرحلة التحليل وبعد تحويل الرمز البرمجي. ويتم الاحتفاظ بذاكرة تخزين مؤقتة للترجمة أثناء وقت التشغيل. ويمكن ربط عدة تتبعات لتقليل التزامن بين المُترجم والمُفسّر. ويتم تحسين التتبع بتحويله إلى صيغة التعيين الثابت الفردي (Single Static Assignment )، مما يُتيح تحسينات مثل حذف عمليات التخزين غير المستخدمة، وطي المتغيرات، وتضمين دوال الوصول والتعيين. ^{[ 12 ]}

تُعدّ المزايا النسبية لآلات المكدس مقابل الأساليب القائمة على السجلات موضوع نقاش مستمر. ^{[ 17 ]}

بشكل عام، تتطلب الآلات القائمة على المكدس تعليمات لتحميل البيانات على المكدس ومعالجتها، وبالتالي، تحتاج إلى تعليمات أكثر من الآلات القائمة على المسجلات لتنفيذ نفس الشيفرة عالية المستوى . مع ذلك، يجب أن تُشفّر التعليمات في الآلة القائمة على المسجلات سجلات المصدر والوجهة، ولذلك تميل إلى أن تكون أكبر حجمًا. هذا الاختلاف مهم لمفسرات الآلات الافتراضية، حيث يكون توزيع التعليمات البرمجية مكلفًا، إلى جانب عوامل أخرى ذات صلة بالترجمة الفورية .

أظهرت اختبارات أجرتها شركة أوراكل (المالكة لتقنية جافا) على أجهزة ARMv7 عام 2010 باستخدام معايير جافا القياسية غير الرسومية، أن آلة HotSpot الافتراضية في Java SE المضمنة أسرع بمرتين إلى ثلاث مرات من آلة Dalvik الافتراضية القائمة على JIT في نظام Android 2.2 (الإصدار الأولي من Android الذي تضمن مُترجم JIT). ^{[ 18 ]} وفي عام 2012، أكدت معايير أكاديمية عامل 3 بين HotSpot وDalvik على نفس لوحة Android، مع ملاحظة أن حجم كود Dalvik لم يكن أصغر من حجم كود HotSpot. ^{[ 19 ]}

علاوة على ذلك، اعتبارًا من مارس 2014 لا تزال نتائج الاختبارات المعيارية التي أُجريت على جهاز أندرويد تُظهر فرقًا يصل إلى 100 ضعف بين التطبيقات الأصلية وتطبيق دالفيك على نفس الجهاز. ^{[ 20 ]} عند إجراء الاختبارات المعيارية باستخدام المفسر المبكر لعام 2009، أظهر كل من واجهة جافا الأصلية (JNI) والرمز الأصلي تسارعًا بمقدار عشرة أضعاف. ^{[ 21 ]}

يُنشر Dalvik بموجب شروط رخصة Apache 2.0. ^{[ 22 ]} يرى البعض أن Dalvik عبارة عن تطبيق مُنفصل تمامًا عن بيئة التشغيل القياسية Java، وليس تطويرًا مبنيًا عليها، مما يعني أنه لا يخضع لقيود الترخيص القائمة على حقوق النشر، سواءً من الإصدار القياسي أو الإصدار مفتوح المصدر من Java. ^{[ 23 ]} إلا أن شركة Oracle وبعض المراجعين يُخالفون هذا الرأي. ^{[ 24 ]}

في 12 أغسطس/آب 2010، رفعت شركة أوراكل ، التي استحوذت على شركة صن مايكروسيستمز في أبريل/نيسان 2009، وبالتالي تمتلك حقوق جافا، دعوى قضائية ضد جوجل بتهمة انتهاك حقوق النشر وبراءات الاختراع. زعمت أوراكل أن جوجل، أثناء تطويرها لنظام أندرويد، انتهكت عن علم وبشكل مباشر ومتكرر حقوق الملكية الفكرية لأوراكل المتعلقة بجافا. ^{[ ج ]} في مايو/أيار 2012، خلصت هيئة المحلفين في هذه القضية إلى أن جوجل لم تنتهك براءات اختراع أوراكل، وحكم قاضي المحكمة الابتدائية بأن بنية واجهات برمجة تطبيقات جافا التي استخدمتها جوجل غير قابلة للحماية بموجب حقوق النشر. ^{[ 28 ] [ 29 ]} واتفق الطرفان على عدم دفع أي تعويضات قانونية عن 9 أسطر من التعليمات البرمجية المنسوخة. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

• بيئة تشغيل أندرويد
• تطوير برامج أندرويد
• محاكاة التطبيقات
• مقارنة برامج محاكاة التطبيقات
• مقارنة بين واجهة برمجة تطبيقات جافا وواجهة برمجة تطبيقات أندرويد
• برنامج فك تشفير JEB – برنامج فك تشفير Dalvik (DEX و APK)
• آلة Dalvik Turbo الافتراضية – تطبيق Dalvik بديل خاص

• بايت كود دالفيك – الوثائق الرسمية لنظام أندرويد لمجموعة التعليمات
• تنسيق Dex للتنفيذ – وثائق أندرويد الرسمية
• مُجمِّع JIT لنظام التشغيل Android Dalvik VM على YouTube ، مؤتمر Google I/O 2010، من تأليف بن تشينغ وبيل بوزبي
• أرشيف Dalvik VM Internals بتاريخ 1 مارس 2010 على موقع Wayback Machine ، مؤتمر Google I/O 2008، بقلم دان بورنشتاين
• السؤال الذي تبلغ قيمته 800 مليون دولار: ما الفرق بين العلامة التجارية وحقوق التأليف والنشر؟