Java技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的作用探究

周銳棠

（東莞理工學(xué)院城市學(xué)院 廣東 523000）

1 對(duì)Java的相關(guān)分析與闡述

1.1 Java的發(fā)展歷程

Java語(yǔ)言是1995年5月由Sun公司提出來(lái)并率先進(jìn)行研發(fā)的。Java平臺(tái)不僅包含了JVM，應(yīng)用于虛擬機(jī)系統(tǒng)外，還擁有Java應(yīng)用編程接口的Java API。

JVM被認(rèn)為是一種抽象化的計(jì)算機(jī)，是在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)行的，另外在JVM使用時(shí)，還可以將其與Java的字節(jié)線進(jìn)行執(zhí)行起來(lái)。所有的Java應(yīng)用程序都可以在不同類型的平臺(tái)上來(lái)進(jìn)行執(zhí)行。Java及Java API的函數(shù)類庫(kù)，存在了基本核心庫(kù)與各種外加功能的擴(kuò)展類庫(kù)。

另外在1998年12月8日的時(shí)候，Sun公司再次推出一個(gè)新版本的JDK（Java Software Development Kit），它不僅對(duì)原有的版本進(jìn)行了升級(jí)，還對(duì)Java的平臺(tái)做到了進(jìn)一步的完善。

1.2 Java的內(nèi)容包含及組成

Java 2是由15個(gè)核心技術(shù)所構(gòu)成的一個(gè)平臺(tái)，因此該項(xiàng)技術(shù)包含了15個(gè)核心的API。這15個(gè)核心都是Java 2得以應(yīng)用的關(guān)鍵部分。和原來(lái)的JDK進(jìn)行相比較，此種平臺(tái)在使用的過(guò)程中更加具有優(yōu)勢(shì)，能夠體現(xiàn)出更好的安全性、穩(wěn)定性及與企業(yè)級(jí)系統(tǒng)間的互動(dòng)性。

另外，新的Java還根據(jù)對(duì)軟件及對(duì)硬件的需求不同，因此在使用的時(shí)候具有四個(gè)不同的版本，其中分別是J2MM、J2SE、J2EE及Java Card Platform。Java程序是為了能夠在嵌入式設(shè)備中得到應(yīng)用而進(jìn)行開(kāi)發(fā)，目前Java具有的J2ME及Java卡功能，使得java語(yǔ)言在嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 對(duì)Java卡的相關(guān)介紹

作為Java平臺(tái)存在的最小的子集，Java卡是一種具有特殊性能的智能卡。其中智能卡包含兩大類，第一類是儲(chǔ)存卡，另一類是微處理卡。儲(chǔ)存卡在使用的過(guò)程中，能夠起到儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的作用，而微處理卡能夠在使用的過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理。

Java卡是智能卡的一種操作系統(tǒng)，使用通用的編程語(yǔ)言與系統(tǒng)接口能夠?qū)Σ煌愋偷闹悄芸ǖ倪M(jìn)行的操作系統(tǒng)及硬件設(shè)施進(jìn)行區(qū)別。另外Java卡還可以為開(kāi)發(fā)者提供API，為程序開(kāi)發(fā)者提供了較大的方便。目前智能卡得不到廣泛應(yīng)用的原因是因?yàn)槿狈σ惶捉y(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。因此為了能對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行解決，工業(yè)界對(duì)Java卡進(jìn)行使用，使得Java程序能夠得到有效的運(yùn)行，另外還制定了相關(guān)的Java卡的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。

3 J2ME的相關(guān)介紹與應(yīng)用

3.1 J2ME的介紹

Sun公司為了能夠在電子產(chǎn)品中對(duì)相關(guān)程序的應(yīng)用，因此研發(fā)出了Java編程語(yǔ)言，其中J2ME實(shí)現(xiàn)在設(shè)備上開(kāi)發(fā)程序的功能。目前J2ME具有兩種配置層，其中一種是面向連接設(shè)備配置的配置層，其是一種典型Java虛擬技術(shù)的使用，它在使用的時(shí)候，包含了虛擬機(jī)具有的所用功能，因此可以在一些具有內(nèi)存的設(shè)備中使用，另外還可以實(shí)現(xiàn)在高檔電子產(chǎn)品及嵌入式設(shè)備中使用的目標(biāo)。

3.2 J2ME的應(yīng)用

MIDP與CLDC能夠?yàn)橐苿?dòng)電話的應(yīng)用程序使用提供了一個(gè)良好的環(huán)境。對(duì)于 MID框架來(lái)說(shuō)，其主要的核心部分就是MIDet應(yīng)用程序，因此所有的應(yīng)用程序都對(duì)MIMlet做到了有效的繼承，這是為了能夠讓應(yīng)用程序可以受到MIDlet的控制，并且能夠讓應(yīng)用程序具有檢索屬性及能夠應(yīng)對(duì)狀態(tài)而帶來(lái)的變化。對(duì)于MIDlet類的程序來(lái)說(shuō)，其具有調(diào)用、暫時(shí)、重新啟動(dòng)及終止等多方面的功能。另外在程序管理的應(yīng)用軟件中，還可以開(kāi)展對(duì)多個(gè)MIDlet活動(dòng)的應(yīng)用。另外MIDlet還可以根據(jù)自身的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行改變，并且將這些改變都能夠及時(shí)向應(yīng)用程序的管理軟件進(jìn)行反應(yīng)。

4 Java能夠在嵌入式系統(tǒng)中得以運(yùn)用的原因分析

運(yùn)行Java虛擬機(jī)（JVM）解釋Java字節(jié)碼，這種方式對(duì)大多數(shù)嵌入式應(yīng)用來(lái)說(shuō)占用空間過(guò)多，運(yùn)行速度過(guò)慢。不過(guò) Sun的Java 2 Micro Edition（J2ME）改變了這種狀況。

對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，Java有許多優(yōu)點(diǎn)。作為一門編程語(yǔ)言，Java允許面向?qū)ο缶幊蹋譀](méi)有C中存在的嚴(yán)重問(wèn)題。Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境還提供了有用屬性。Java提供的內(nèi)存管理功能使得編程人員不必分配及釋放內(nèi)存。運(yùn)行時(shí)環(huán)境甚至可以通過(guò)整合核心類庫(kù)來(lái)簡(jiǎn)化程序分配。但大多數(shù)嵌入式應(yīng)用面臨Java沒(méi)有處理好的兩大約束：沒(méi)有足夠的空間和時(shí)間。

4.1 提高開(kāi)發(fā)效率和可維護(hù)性

在項(xiàng)目的整個(gè)生命周期中，Java環(huán)境大大的簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)和維護(hù)。由于目標(biāo)環(huán)境是建立在一個(gè)虛擬機(jī)上，代碼可以很容易的編寫、調(diào)試、分析、更改、維護(hù)。加上將來(lái)要連接的外接設(shè)備，未來(lái)的系統(tǒng)可能比目前的嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜很多。升級(jí)手冊(cè)也許不會(huì)在整個(gè)項(xiàng)目的生命周期中都能起到作用。取而代之的是，硬件設(shè)備的可連接性使得能夠遠(yuǎn)程管理模塊，這樣就保證了開(kāi)發(fā)人員能在產(chǎn)品上增加新的性能，同時(shí)解決了在產(chǎn)品生產(chǎn)后軟件升級(jí)和維護(hù)的問(wèn)題。

4.2 重復(fù)利用代碼

隨著嵌入式技術(shù)的成熟以及系統(tǒng)本身變得更大更優(yōu)化，很多人開(kāi)始對(duì)于把一個(gè)產(chǎn)品的模塊甚至是全部的應(yīng)用程序用到另一個(gè)產(chǎn)品感興趣。這種可重新利用性使得"一次開(kāi)發(fā)，多次利用"成為了可能。Java環(huán)境使得一個(gè)模塊可以只要做很少的工作就可以適應(yīng)多個(gè)項(xiàng)目和平臺(tái)。甚至包括有時(shí)客戶需要一個(gè)新的目標(biāo)板，或者采用新的硬件（CPU或外設(shè)）和軟件，或者使用不同的Linux都可以進(jìn)行移植。

4.3 集成Java代碼和源代碼

使用源代碼明顯是指應(yīng)用程序的多可用性以及代碼的重利用能力。在Java應(yīng)用中，一個(gè)設(shè)計(jì)很好的界面，或者虛擬機(jī)，或者是底層的硬件都可以很好的兼容到嵌入式系統(tǒng)中。盡管無(wú)法移植，對(duì)于很多功能和硬件界面來(lái)說(shuō)，在本地環(huán)境下開(kāi)發(fā)的代碼也許仍然是最好的解決方案。在C、C++或者匯編語(yǔ)言中，加入標(biāo)準(zhǔn)的通信、接口模塊、用戶界面、安全特性會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間與金錢。與之相比較，Java的基本庫(kù)本身就提供了這些東西甚至還更多，這樣就可以加速開(kāi)發(fā)。

5 結(jié)語(yǔ)

Java語(yǔ)言在編程及系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)上都具有強(qiáng)大的功能，它具有的穩(wěn)定性、兼容系及可植入性的各種性質(zhì)，讓它能夠在嵌入式系統(tǒng)中得到了充分的應(yīng)用。在嵌入式系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)時(shí)所需要的很多需求，Java語(yǔ)言都能夠做到有效的滿足。另外Java語(yǔ)言中Java卡及J2ME的開(kāi)發(fā)，使其在嵌入式系統(tǒng)得到了更有效的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)Java語(yǔ)言的充分應(yīng)用，因此在未來(lái)，我們還需要進(jìn)一步對(duì)Java語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。

[1]張輝，曹家璉，韓天柱.J2ME在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)[J].電腦知識(shí)與技術(shù).2009年01期

[2]郭凱民，魏?jiǎn)⒚?基于 J2ME的嵌入式公交查詢系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].福建電腦.2009年02期