APK
apk全称是AndroidPackage，也就是Android安装包；APK的本质是一个zip压缩包，如果将后缀名改成.zip，就可以解压，APK 文件与 Zip 文件最大的一个不同是 APK 包含签名信息，用于保证安装包安全不被修改，解压后的目录有：
- res文件夹：用于存放Android资源文件的目录，里面有drawable图片资源，布局文件等，这里面的文件都是被编译过的（图片除外）
- assets目录：用于存放需要打包到APK中的静态文件，文件没有进行编译
- META-INF目录：即Metadata infomation元数据（又称中介数据、中继数据，用于描述数据的数据）信息目录，里面有MANIFEST.MF：摘要文件，列出了apk的所有文件，以及这些文件内容所对应的base64-encoded SHA1 哈希值，用于验证apk文件的完整性，判断apk是否被篡改；CERT.SF：摘要签名文件，它列出了MANIFEST.MF这个文件中每条信息的hash值，用于验证摘要文件是否被篡改；CERT.RSA：该文件保存了解密用的公钥，以及加密算法等信息等
- AndroidManifest.xml：Android的应用配置文件，描述了应用的总体信息，需要使用的用户权限以及组件等等，已被编译
- resources.arsc：资源配置文件，用于记录资源文件与资源id之间的映射关系，res/values中的信息大部分被编译在此处
- lib目录：Android依赖的Native库的目录，其中会根据不同的cpu架构分为多个子目录
- classes.dex：能用于dalvik执行的字节码，由多个.class的Java字节码文件组合而成
DEX文件
对于android应用程序，本质上使用的是java开发，使用标准的java编译器编译出Class文件，和普通的java开发不同的地方是把class文件再重新打包成dex类型的文件，这种重新打包会对Class文件内部的各种函数表、变量表等进行优化，最终产生了dex文件
ODEX文件
odex文件是dalvik虚拟机对解压出来的class.dex文件做一定程度的优化，文件大小会减少，存放在/data/dalvik-cache目录下，这样做可以加快软件的启动速度，预先提取，减少对RAM的占用
不过，这个优化过程会根据不同设备上Dalvik虚拟机的版本、Framework库的不同等因素而不同。在一台设备上被优化过的ODEX文件，拷贝到另一台设备上不一定能够运行。
ODEX 文件比 DEX 文件更难反编译，这也在一定程度上提高了安全性，因此在一些系统预装或系统级应用大多采用了 ODEX 优化。
一般 ODEX 不直接运行，在 Dalvik 运行 ODEX 时，需要通过Just-In-Time(JIT)编译器进行优化，提高运行效率。JIT 是一种在运行时同步将字节码转化成机器码的编译器，Dalvik 直接运行转化后的机器码
ODEX的内容有odex文件头-dex文件-依赖库-辅助数据，odex文件在原来的dex文件头添加了一些数据，在文件尾部添加了程序运行时需要的依赖库和辅助数据，使得程序运行速度加快。
OAT文件
OAT 文件是 ART 运行的文件，是一种二进制可运行文件，包含 DEX 文件和编译出的本地机器指令文件，其文件格式类似于网络数据报文，包含文件头和文件体，文件头的 oatdata、oatexec 和 oatlastword 字段分别描述 DEX 文件位置和本地机器指令的起止位置。因为 OAT 文件包含 DEX 文件，因此比 ODEX 文件占用空间更大
由于其在安装时打包在里面的classes.dex文件会被工具dex2oat翻译成本地机器指令，最终得到一个ELF格式的OAT文件，ART 加载 OAT 文件后不需要经过处理就可以直接运行，它没有了从字节码装换成机器码的过程，因此运行速度更快。
Dalvik 和 ART
Dalvik是Google公司自己设计用于Android平台的Java虚拟机。Dalvik虚拟机是Google等厂商合作开发的Android移动设备平台的核心组成部分之一，它可以支持已转换为.dex(即Dalvik Executable)格式的Java应用程序的运行，.dex格式是专为Dalvik应用设计的一种压缩格式，适合内存和处理器速度有限的系统。Dalvik经过优化，允许在有限的内存中同时运行多个虚拟机的实例，并且每一个Dalvik应用作为独立的Linux进程执行。独立的进程可以防止在虚拟机崩溃的时候所有程序都被关闭。
ART 即 Android Runtime，在Android5.0以后用来替换 Dalvik ；Dalvik 在低版本（4.4 以下）的手机上使用作为 Android 运行环境，但是由于Dalvik是依靠一个Just-In-Time(JIT)编译器去解释字节码，开发者编译后的应用代码需要通过一个解释器在用户的设备上运行，这一机制并不高效，所以在高版本的 Android 系统上 ART 用来替换 Dalvik，
在ART下，Android 应用在安装后，会进行一次预编译，将应用安装包中的字节码转换成机器语言存储在本地（系统只能运行二进制程序），这样，应用在运行时，可以直接执行这些二进制程序，运行效率更高，不过ART 这样做导致了安装后应用所占的空间更大，安装时间更长。
ART的运行原理：
- 在Android系统启动过程中创建的Zygote进程利用ART运行时导出的Java虚拟机接口创建ART虚拟机。
- APK在安装的时候，打包在里面的classes.dex文件会被工具dex2oat翻译成本地机器指令，最终得到一个ELF格式的oat文件。
APK运行时，上述生成的oat文件会被加载到内存中，并且ART虚拟机可以通过里面的
1.oatdata和oatexec段找到任意一个类的方法对应的本地机器指令来执行。
2.oat文件中的oatdata包含用来生成本地机器指令的dex文件内容
3.oat文件中的oatexec包含有生成的本地机器指令。
ART优点：
- 系统性能的显著提升
- 应用启动更快、运行更快、体验更流畅、触感反馈更及时
- 更长的电池续航能力
ART缺点：
- 更大的存储空间占用，可能会增加10%-20%
- 更长的应用安装时间
APK安装过程
一个APK放到手机上执行安装会涉及到如下几个目录
- /data/app：存放用户安装的apk，安装时会把apk复制到这里
- /data/data：应用安装完成后，会在该目录下生成与apk包名一样的文件夹，用于存放应用数据
- /data/dalvik-cache：存放apk的odex文件，便于应用启动时直接执行
首先，系统会把apk复制到/data/app下，然后通过META-INF下的文件校验apk的签名是否正确，检查apk的结构是否正常，进而解压并校验dex文件。如果dex文件没有被破坏，则会把dex文件优化为odex文件，使得程序的启动时间加快，同时，在/data/data目录下建立与apk包名相同的文件夹。如果apk中有Native库，lib目录的话，系统会判断so库的名字是否正确，并根据系统cpu架构解压对应的so库到/data/data/packagename/lib下。