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近日，華為的方舟編譯器終于迎來(lái)了開(kāi)源，而且開(kāi)源代碼還是承載在自家的官網(wǎng)上。面對(duì)這樣一個(gè)肩負(fù)「出于安卓，勝于安卓」使命的編譯器，自問(wèn)世以來(lái)就備受大家的關(guān)注；此次開(kāi)源，更是吸引了大眾的目光。

那么到底這個(gè)編譯器從開(kāi)發(fā)至今都經(jīng)歷了哪些挑戰(zhàn)？獲得了哪些機(jī)遇？現(xiàn)在又擁有怎樣的魔力？它對(duì)于華為而言，意味著什么？ 

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十年磨劍，華為「方舟」

為了造這艘「方舟」，華為磨劍十年。

• 2009 年，華為啟動(dòng) 5G 基礎(chǔ)技術(shù)研究的同時(shí)，開(kāi)始創(chuàng)建編譯組，第一批海內(nèi)外研究人員加入。

• 2013 年，華為推出面向基站領(lǐng)域的自研編譯器 HCC，并正式提出編譯器框架構(gòu)想。

• 2014 年，眾多海內(nèi)外專家加入華為，方舟項(xiàng)目正式啟動(dòng)。

• 2016 年，成立編譯器與編程語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室。

• 2019 年，華為方舟編譯器正式面世。

據(jù)華為官方介紹，方舟編譯器是為支持多種編程語(yǔ)言、多種芯片平臺(tái)的聯(lián)合編譯、運(yùn)行而設(shè)計(jì)的統(tǒng)一編程平臺(tái)，包含編譯器、工具鏈、運(yùn)行時(shí)等關(guān)鍵部件。它是首個(gè)完全替代語(yǔ)言虛擬機(jī)的靜態(tài)編譯器，并且完全不需要解釋器，同時(shí)還兼顧 Java 開(kāi)發(fā)效率和 C 語(yǔ)言運(yùn)行效率。

8 月 31 日下午 17 時(shí)，方舟編譯器開(kāi)源官網(wǎng)上線——OpenArkCompiler（開(kāi)源方舟編譯器），開(kāi)放了框架源碼，開(kāi)發(fā)者們可以下載源代碼包，了解熟悉方舟編譯器的架構(gòu)思想。

OpenArkCompiler 介紹

• 面向多設(shè)備、支持多語(yǔ)言的統(tǒng)一編程平臺(tái)。

• OpenArkCompiler 是來(lái)自華為方舟編譯器的開(kāi)源項(xiàng)目。

OpenArkCompiler 四個(gè)技術(shù)特點(diǎn)

• 能能夠?qū)⒉煌Z(yǔ)言代碼編譯成一套可執(zhí)行文件，在運(yùn)行環(huán)境中高效執(zhí)行：

支持多語(yǔ)言聯(lián)合優(yōu)化、消除跨語(yǔ)言調(diào)用開(kāi)銷；

更輕量的語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)；

軟硬協(xié)同充分發(fā)揮硬件能效；

• 支持多樣化的終端設(shè)備平臺(tái)

• 開(kāi)源計(jì)劃

• 編編譯器框架代碼開(kāi)源

OpenArkCompiler 開(kāi)源范圍

• 編譯器 IR+中端語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)

OpenArkCompiler 開(kāi)放能力

• 框架開(kāi)源供參考學(xué)習(xí)，了解方舟編譯器架構(gòu)及框架代碼

• 開(kāi)發(fā)者可構(gòu)建出完整編譯器工具鏈，支持 Java Sample 程序編譯（非應(yīng)用）

脫離GitHub，自主托管

目前方舟編譯器的源代碼已經(jīng)都放出來(lái)了，但并沒(méi)有在 GitHub 開(kāi)源。目前方舟編譯器的代碼托管在華為云與碼云平臺(tái)（https://code.opensource.huaweicloud.com/HarmonyOS/OpenArkCompiler/home），在未來(lái)走向開(kāi)放治理以后，將按照所掛靠機(jī)構(gòu)的模式來(lái)托管。如下所示為開(kāi)源代碼的界面，里面包含了眾多代碼和文檔等文件。

圖 1 方舟開(kāi)源代碼界面

本次方舟編譯器開(kāi)源的是編譯器框架部分源碼，包括編譯器中間表示（IR，Intermediate Representation）和語(yǔ)言編譯實(shí)現(xiàn)，同時(shí)搭配編譯器其他二進(jìn)制組件，實(shí)現(xiàn) Java 程序到 aarch64 匯編指令的編譯過(guò)程。開(kāi)發(fā)者可基于開(kāi)源代碼+二進(jìn)制，編譯構(gòu)建出編譯器工具鏈，嘗試對(duì) Java 程序進(jìn)行編譯。

社區(qū)參與者可以通過(guò)框架源碼學(xué)習(xí)方舟編譯器的編譯器中間表示（IR）及基本的中端編譯框架，熟悉方舟編譯器的架構(gòu)思想，并參與諸如對(duì)編譯器中端優(yōu)化的貢獻(xiàn)。開(kāi)發(fā)者則可通過(guò)代碼托管平臺(tái)參與社區(qū)貢獻(xiàn)，包括文檔貢獻(xiàn)和代碼貢獻(xiàn)，同時(shí)也可在此平臺(tái)上反饋相關(guān)問(wèn)題和需求。

圖 2 方舟編譯器當(dāng)前開(kāi)源范圍

盡管方舟編譯器暫時(shí)只支持 Java 和 Kotlin 程序輸入，但官方消息稱，方舟編譯器還在持續(xù)演進(jìn)中，也將陸續(xù)實(shí)現(xiàn)更多功能的開(kāi)源。根據(jù)之前華為在開(kāi)發(fā)者大會(huì)上公布的信息，作為鴻蒙 OS 的重要工具，方舟編譯器從 2019 年 8 月開(kāi)始，將分步驟持續(xù)進(jìn)行開(kāi)源。具體的開(kāi)源計(jì)劃如下：

• 2020 年：開(kāi)始開(kāi)源 Java 編譯器工具鏈，支持 Java 程序編譯。

• 2021 年：開(kāi)始開(kāi)源 JavaScript 編譯器工具鏈，可用于 JS 程序的編譯。

架構(gòu)示意圖

圖 3 方舟編譯器架構(gòu)示意圖

當(dāng)前方舟編譯器支持 Java/Kotlin 程序字節(jié)碼的前端輸入，其它編程語(yǔ)言的支持（如 C/C++/JS 等）還在規(guī)劃中，方舟編譯器的中間表示（IR）轉(zhuǎn)換器將前端輸入轉(zhuǎn)換成方舟 IR，并輸送給后端的優(yōu)化器，最終生成二進(jìn)制文件，二進(jìn)制文件與編譯器運(yùn)行時(shí)庫(kù)文件鏈接生成可執(zhí)行文件，在方舟的運(yùn)行環(huán)境中就可執(zhí)行該文件。

方舟編譯器 IR 是支持程序編譯和運(yùn)行的中間程序表示。程序源代碼中的任何信息對(duì)于程序分析和優(yōu)化都是有幫助的，所以方舟 IR 的目標(biāo)是盡可能完整詳細(xì)地提供源程序的信息。關(guān)于方舟編譯器 IR 的詳細(xì)信息，可以參考（https://www.openarkcompiler.cn/document/frameworkDesgin）。

左秒虛擬機(jī)，右殺 JNI

華為宣稱，方舟編譯器可將安卓應(yīng)用流暢度最高提升 60%，提升手機(jī)系統(tǒng)操作流暢度高達(dá) 24%，系統(tǒng)響應(yīng)性能提升 44%。

根據(jù)華為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，EMUI 9.1 在僅僅對(duì)系統(tǒng)組件 System Server 應(yīng)用了華為方舟編譯器后，系統(tǒng)操作流暢度提升 24%，系統(tǒng)響應(yīng)性能提升 44%。新浪微博極速版是第一款采用方舟編譯器的第三方應(yīng)用，操作流暢度提升 60%。

「出于安卓，勝于安卓，超越 iOS，并且全面兼容安卓」，是方舟編譯器的使命。目前，方舟已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)「混合語(yǔ)言的統(tǒng)一中間表示和完全靜態(tài)編譯」。這也正是它主要的兩大優(yōu)點(diǎn)：

• 方舟編譯器首次在 Java 領(lǐng)域?qū)⑻摂M機(jī)去掉了，也是軟件史上首次將 Java/C/C++等混合代碼一次編譯成機(jī)器碼直接在手機(jī)上運(yùn)行，徹底告別 Java 的 JNI 額外開(kāi)銷，采用內(nèi)存回收機(jī)制，使操作流暢度大幅提升。

• 方舟編譯器用空間換性能，因此可直接將編譯器的代碼優(yōu)，并化搬到了開(kāi)發(fā)者環(huán)境；使得開(kāi)發(fā)者不再被手機(jī)端的硬件資源所限制，為代碼優(yōu)化提供了無(wú)限可能。

我命由我不由天

正如華為自己所寫(xiě)：「方舟編譯器開(kāi)源打響了鴻蒙 OS 開(kāi)源的第一槍。通過(guò)持續(xù)的開(kāi)放、開(kāi)源，華為將把自己在軟件方面的技術(shù)能力不斷貢獻(xiàn)給行業(yè)，同時(shí)在開(kāi)源社區(qū)中，更多的開(kāi)發(fā)者可以參與并貢獻(xiàn)自己的力量，共同推進(jìn)基礎(chǔ)軟件的發(fā)展?！?/p>

方舟編譯器的開(kāi)源并非偶然，而是華為一直精心運(yùn)營(yíng)的一步棋。當(dāng)這步棋落下的那一刻，也代表了華為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主權(quán)的時(shí)候；而正是這樣的獨(dú)立，才讓華為在面對(duì)美國(guó)一次又一次的強(qiáng)勢(shì)打壓之下，依然保持了頑強(qiáng)、不屈服的態(tài)度。

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圖 4 方舟編譯器合作第三方應(yīng)用

根據(jù)官方信息，華為堅(jiān)持每年將銷售收入的 10% 以上投入到研發(fā)中，技術(shù)成果不斷涌現(xiàn)，軟件能力持續(xù)增強(qiáng)；并且在此基礎(chǔ)上，華為也保持著開(kāi)放、合作、共贏的態(tài)度，不斷推進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與開(kāi)放生態(tài)。從官網(wǎng)的介紹，我們可以看到目前已有 46 款 APP 使用了方舟編譯器進(jìn)行優(yōu)化與性能提升，其中包括我們常用的支付寶、優(yōu)酷、微博等應(yīng)用。

現(xiàn)在方舟編譯器正式開(kāi)源，或許也正意味著華為正在從開(kāi)源領(lǐng)域的主要參與者變成引領(lǐng)者。

官方網(wǎng)站：

https://www.openarkcompiler.cn 

代碼托管網(wǎng)站：

https://code.opensource.huaweicloud.com/HarmonyOS/OpenArkCompiler    

碼云鏡像倉(cāng)庫(kù)地址：

https://gitee.com/harmonyos/OpenArkCompiler