嵌入式java虚拟机移植

### 嵌入式Java虚拟机移植关键技术及实践 #### 一、JVM规范 **1.1 Configuration：CLDC** CLDC（Connected Limited Device Configuration）面向的是具有个人化特性的移动有限连接信息设备，例如智能手机、双向呼机、PDA等。这类设备通常具有如下特点： - **内存限制**：小于512KB的内存空间。 - **能源供应**：依赖电池供电。 - **网络连接**：有限或非持续性的网络连接。 - **用户界面**：可能非常简单，甚至不存在。 鉴于这些严格的限制条件，CLDC仅包含四个包，其中三个来自标准Java规范并进行了缩减处理（`java.lang`、`java.util`和`java.io`），而另一个包`javax.microedition`则专门为CLDC定制。具体来说，这些包及其功能如下： - `java.io`：负责处理系统输入输出操作，包含18个类和接口。 - `java.lang`：提供了Java编程语言的基础类，共有38个类和接口。 - `java.util`：支持集合、日期和时间操作以及各种实用工具类，共计10个类和接口。 - `javax.microedition`：提供了通用连接框架（Generic Connection Framework），包含10个类和接口。 CLDC中的虚拟机设计极为精简，Sun公司提供的参考实现为KVM（K Virtual Machine），其设计目标包括但不限于： - 虚拟机的大小及其类库在50到80KB之间。 - 内存占用控制在几十KB。 - 在16位和32位处理器上均能保持良好的性能。 - 高度可移植性和可扩展性，特定于机器或平台的代码总量很少。 - 多线程和垃圾回收机制独立于操作系统。 **1.2 Configuration：CDC** CDC（Connected Device Configuration）面向的是具备固定不间断网络连接的共享连接信息设备，如IPTV机顶盒、Web-TV、支持互联网的电话以及车载娱乐/导航系统等。这类设备至少需要2MB的内存供Java使用，这可以是ROM加上RAM的组合，即Java虚拟机和核心类库很可能被放置在ROM或Flash存储中。 CDC是CLDC的完整超集，不仅包含了CLDC的所有规范，还额外支持了J2SE的部分核心类库和标准Java虚拟机。这意味着，基于CLDC的程序可以在CDC环境下完全兼容运行，前提是它们仅使用了CLDC的一部分功能。一旦采用了某个Profile，则可能无法在CDC环境中兼容运行。 #### 二、MIDP2.0概要 **2.1 MIDP2.0简介** MIDP2.0（Mobile Information Device Profile 2.0）是对移动信息设备规范的重要升级，旨在为移动设备上的Java应用提供更强大的功能和支持。相较于早期版本，MIDP2.0提供了更多的API接口，改进了网络通信、图形用户界面等方面的功能，并增强了多媒体支持。 **2.2 MIDP2.0接口** MIDP2.0的接口涵盖了多个方面，包括但不限于网络通信、文件系统访问、多媒体支持等，极大地扩展了Java应用程序在移动设备上的可能性。 **2.3 MIDP主要部件** MIDP2.0的主要组成部分包括： - **网络栈**：支持HTTP、TCP/IP等协议。 - **图形用户界面**：用于创建和管理GUI组件。 - **文件系统**：允许应用程序读写本地文件。 - **多媒体支持**：提供音频和视频处理的能力。 - **安全模型**：确保应用程序在受限环境中安全运行。 #### 三、基于QT的MIDP移植实现 **3.1 嵌入式JVM开发思想** 在IPTV机顶盒上实现Java虚拟机（JVM）的关键在于如何有效地利用现有资源，并确保移植后的JVM能够在特定硬件平台上高效运行。基于QT的MIDP移植主要包括以下方面： - **兼容性**：确保移植后的MIDP能够在目标平台上正常运行，并替换掉所有与目标平台不兼容的调用。 - **高效性**：充分利用目标平台的特性和资源，以最低的成本实现MIDP的功能。 **3.2 JVM开发编译环境构建** 构建JVM开发编译环境是移植过程中的重要步骤之一。这通常涉及以下几个关键环节： - **工具链选择**：根据目标平台选择合适的编译器和工具链。 - **配置文件准备**：根据目标平台的特性和需求配置编译选项。 - **依赖库集成**：集成必要的库文件，如Qt图形库，以支持GUI的绘制等功能。 **3.3 JVM编译运行执行流程** JVM编译运行执行流程通常包括： - **源码预处理**：对源代码进行预处理，如宏替换、头文件包含等。 - **编译阶段**：将预处理后的源代码编译成汇编代码。 - **链接阶段**：将汇编代码链接成可执行文件。 - **运行时配置**：配置JVM启动参数，如内存分配、垃圾回收策略等。 - **启动JVM**：加载JVM并启动Java应用程序。 通过上述流程，可以确保JVM在嵌入式设备上成功启动并运行Java应用程序，同时保证了移植后的JVM能够高效地利用目标平台的资源。 #### 四、总结 嵌入式Java虚拟机的移植是一个复杂但极具挑战的过程，涉及到对JVM规范的理解、MIDP2.0的深入掌握以及针对特定平台的优化技巧。通过对CLDC和CDC的了解、MIDP2.0的全面掌握以及基于QT的MIDP移植实现的具体步骤，可以有效推动Java虚拟机在嵌入式领域的广泛应用和发展。