Android中Kotlin函数后续调用更快的原因及调整方法

在Android环境中，我用Kotlin和C++实现了相同的冒泡排序算法，传入一致的输入数据对比两者性能差异，发现了如下现象：

• C++函数连续5次调用的执行时间基本稳定：

  for length=100000 : 43031;
  for length=100000 : 43023;
  for length=100000 : 43046;
  for length=100000 : 43053;
  for length=100000 : 43014;
  

• Kotlin函数第一次执行时间远高于后续几次，且后续时间保持稳定，直到APP重启才会恢复第一次的慢速度：

  for length=100000 : 41578;
  for length=100000 : 16331;
  for length=100000 : 16351;
  for length=100000 : 16328;
  for length=100000 : 16325;
  

每次测试时，两个函数都会接收由Kotlin内置generateSequence函数生成的新IntArray实例（生成算法一致，保证输入可重复）。Kotlin的冒泡排序代码如下：

fun ktBubbleSort(numbers: IntArray): IntArray {
    for (pass in 0 until (numbers.size - 1)) {
        // A single pass of bubble sort
        for (currentPosition in 0 until (numbers.size - pass - 1)) {
            // This is a single step
            if (numbers[currentPosition] > numbers[currentPosition + 1]) {
                val tmp = numbers[currentPosition]
                numbers[currentPosition] = numbers[currentPosition + 1]
                numbers[currentPosition + 1] = tmp
            }
        }
    }
    return numbers;
}

请问：

1. 这种Kotlin函数第一次执行慢、后续执行快的现象原因是什么？
2. 能否在不重启APP的情况下改变这种行为？

一、现象原因 #

这是ART虚拟机的JIT（即时编译）机制导致的：

• Kotlin代码运行在Android的ART虚拟机上，第一次执行ktBubbleSort时，虚拟机采用解释模式执行，未做任何优化，因此速度较慢。
• 当函数被多次调用后，ART的JIT编译器会识别这是高频调用的热点函数，将其编译为本地机器码，后续调用直接执行编译后的机器码，速度大幅提升。
• 而C++代码在编译阶段就已生成机器码，运行时无需再做动态优化，因此每次执行时间都保持稳定。

另外，ART的JIT编译结果会被缓存，直到APP进程销毁（重启）才会失效，所以后续调用一直保持高速，直到重启APP。

二、不重启APP改变行为的方法 #

可以通过以下方式让Kotlin函数回到第一次执行的慢状态：

• 触发代码更新（热修复场景）：如果APP支持动态代码更新，替换ktBubbleSort函数的实现，新的函数第一次执行会重新走解释模式。
• 清除ART编译缓存（测试用）：通过ADB命令强制清除应用的JIT缓存：

  adb shell cmd package compile -f --reset your.package.name
  

  执行该命令后，ART会清除该应用的编译缓存，再次调用ktBubbleSort时会重新以解释模式执行，恢复第一次的慢速度。
• 自定义类加载器卸载类（复杂场景）：如果ktBubbleSort所在的类通过自定义类加载器加载，可以卸载该类后重新加载，此时函数会重新被解释执行。这种方式需要复杂的类加载逻辑，仅适用于特定测试场景。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者polar0010