安卓系统执行 APK 程序需要 ART (Android Runtime) 或者以前的 Dalvik 虚拟机，主要是因为安卓应用大多数是用 Java 语言编写的，而 Java 是一种需要虚拟机来执行的语言。下面我会分别解释虚拟机的原理和为什么需要它们，以及提供一个生活中的例子来帮助理解。
### 虚拟机的原理：
1. **跨平台性**：
- Java 程序编写后，会被编译成字节码（.class 文件），这种字节码不是任何具体架构的机器码，而是一种中间码。
- 这种字节码需要一个虚拟机来解释执行。对于安卓来说，这就是 ART 或 Dalvik 虚拟机。
2. **隔离性**：
- 虚拟机为每个应用提供了一个隔离的执行环境，这样就能确保一个应用的问题不会影响到其他应用或系统本身。
3. **性能优化和兼容性**：
- ART 和 Dalvik 都使用了 JIT (Just-In-Time) 编译技术，ART 还使用了 AOT (Ahead-Of-Time) 编译技术，这些技术可以提高应用的执行效率。
- 虚拟机可以对字节码进行优化，使其更适合当前的硬件架构执行。
### 为什么需要虚拟机：
- **安全性**：虚拟机提供了一个安全的沙箱环境，可以限制程序的权限，防止恶意软件直接操作硬件和系统底层资源。
- **兼容性**：由于虚拟机提供了统一的执行环境，因此开发者可以编写一次代码，然后在多种硬件和安卓版本上运行，而不需要为每种硬件或安卓版本编写特定的代码。
### 生活中的例子：
将虚拟机比作是一个国际学校：
- **字节码**类似于学校使用的国际通用语言（如英语），学生们（应用程序）使用这种语言进行交流。
- **虚拟机**就像是学校的老师，他们理解这种国际通用语言，并将其翻译成学生们各自的母语（即将字节码翻译成特定设备的机器码），这样学生们就能理解并完成学习任务。
- **隔离性**就像每个学生有自己的课桌，即使一个学生（应用程序）的东西弄乱了，也不会影响到其他学生。
- **跨平台性**则体现在学生们无论来自哪个国家（哪种硬件平台），都能在这所学校（安卓系统）中学习，因为大家都遵循同样的规则（虚拟机提供的执行环境）。
通过这个例子，我们可以理解虚拟机如何使得不同的应用程序能在各种各样的安卓设备上运行，而不用担心硬件的差异性。
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