Java在嵌入式系統中的解決方案

　　A)性能

　　如前所述、解釋Java字節碼比相當的C或C++寫(xiě)的程序運行起來(lái)要慢5到10倍。對一些并非受制于CPU的嵌入系統來(lái)說(shuō)，這一個(gè)性能缺點(diǎn)不是問(wèn)題，但是更經(jīng)常的較慢的速度會(huì )導致無(wú)法接受的應答時(shí)間。有幾種可能的解決方案可緩解速度慢的問(wèn)題。

　　1)使用更快、更強大的處理器，使系統響應時(shí)間縮小到可以接受的范圍。這個(gè)方法將增加每個(gè)系統的成本。

　　2)使用母語(yǔ)Java編譯器來(lái)獲得比較好的性能。但這樣做，你就放棄了與Java平臺無(wú)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，好在大多數嵌入系統都只在一種平臺上運行。

　　3)在你的系統上并入一個(gè)JIT編譯器，這樣Java類(lèi)裝入時(shí)就被編譯。若你為接納JIT編譯器而不得不增加額外的內存，這個(gè)方法也會(huì )增加系統成本。另外，若你的系統各部分是按需求逐漸添加，你應控制程序裝入的時(shí)機，以使在裝入類(lèi)進(jìn)行編譯時(shí)產(chǎn)生的暫停不會(huì )影響系統的響應時(shí)間。

　　B)垃圾收集的系統開(kāi)銷(xiāo)

　　前面論述過(guò)，Java中的自動(dòng)內存分配和垃圾收集性能是實(shí)惠的，因為它去掉了最通常的程序錯誤根源并簡(jiǎn)化了程序設計人員的工作。但是，從實(shí)時(shí)系統的角度來(lái)看，它的問(wèn)題恰好就在于它是自動(dòng)的。當垃圾收集進(jìn)行時(shí)，你的控制就受限了。

　　垃圾收集運行時(shí)，它凍結了系統其余部分的處理。這是因為它必須要在內存中移動(dòng)對象，并必須在程序再次運行前，更新所有引用(指向)那些對象的程序變量。垃圾收集能凍結處理達數十分之一秒，具體取決于內存量和處理器的速度。很顯然，這對硬實(shí)時(shí)系統是無(wú)法接受的，甚至極端時(shí)對軟實(shí)時(shí)系統也是成問(wèn)題的。

　　垃圾收集以三種方式開(kāi)啟。首先JVM有一個(gè)后臺垃圾收集線(xiàn)程，此線(xiàn)程傾向于在它一看見(jiàn)系統有空閑就開(kāi)始垃圾收集，若有事件想要喚醒另一個(gè)線(xiàn)程，后臺垃圾收集就會(huì )被該線(xiàn)程占先，但它不會(huì )立刻被占先，它得更新那些已被移動(dòng)得對象的所有引用后，才能讓一個(gè)線(xiàn)程運行。

　　其次，若JVM沒(méi)找到足夠內存來(lái)滿(mǎn)足某個(gè)內存分配請求，它將啟動(dòng)一個(gè)不會(huì )被占先的垃圾收集，在該操作完成之前，系統的其余部分被禁止。

　　最后，一個(gè)應用程序能通過(guò)調用Systev.gc()方法來(lái)啟動(dòng)垃圾收集。所有，如果你知道系統暫時(shí)不會(huì )執行任何時(shí)序上關(guān)鍵的任務(wù)，你可以啟動(dòng)垃圾收集，并希望避免稍后在更關(guān)鍵時(shí)段進(jìn)行收集。

　　C) JVM的系統開(kāi)銷(xiāo)

　　我們已經(jīng)論述了許多JVM的內置特點(diǎn)，比如圖形和網(wǎng)絡(luò )，它們使得你的Java程序更快上市。所有這些特點(diǎn)的負面是JVM的內存開(kāi)銷(xiāo)。因為JVM是一個(gè)整塊(要達到Java的可移植的目的，你必須完整的采納)，JVM的內存占用量不能減少?，F在的JVM最少需要2MB以上的內存。

　　但是如果你的Java程序也在使用一些消耗內存的功能，由于一個(gè)JVM中有那么多的功能，各個(gè)Java應用程序就能寫(xiě)的小一點(diǎn)。如果你建立的是一個(gè)從網(wǎng)絡(luò )上動(dòng)態(tài)下載并運行多個(gè)程序的系統，那么這將是個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。但Java仍然不具備可配置性和可伸縮性，而這些是嵌入操作系統一直以老字號自居的特點(diǎn)。

　　D)硬件訪(fǎng)問(wèn)

　　Java實(shí)現可移植性的安全性的方法也意味著(zhù)它缺乏直接同硬件接口的能力。JVM僅僅是一個(gè)虛擬的機器，一個(gè)對硬件的軟件抽象，該抽象僅僅使連接是直接的。虛擬機控制與實(shí)際硬件的接口，而我們只能和虛擬機打交道。

　　但這并非無(wú)法逾越的限制，很多C程序使用內嵌匯編來(lái)規避性能上的瓶頸，所以Java程序也能使用C來(lái)獲得對硬件的直接訪(fǎng)問(wèn)。

　　讓Java和C一起工作有兩種方式。第一、可以使用本地方式，它們是用C/C++或另一種語(yǔ)言寫(xiě)的，但當調用時(shí)，則裝入與JVM同樣的內存空間，運行于同樣的環(huán)境。因為它們被編譯成機器碼，本地方式運行更快并能直接訪(fǎng)問(wèn)硬件。本地過(guò)程與Java代碼之間通過(guò)套接來(lái)彼此交流，就像網(wǎng)絡(luò )中通信端點(diǎn)使用的套接一樣。在你選擇了混合語(yǔ)言方法后，Java的與平臺無(wú)關(guān)和安全特點(diǎn)就沒(méi)有了。

　　可以考慮將前面提到的Java處理器作為軟件JVM的解釋器部分作為一種硬件實(shí)現方案。Java程序能在這些處理器上直接運行并操縱硬件，要注意Sun必需加一些特殊目的的指令給這種語(yǔ)言才能直接與這些處理器一起工作。

　　E) 語(yǔ)言尚不夠成熟

　　Java于1996年5月發(fā)布，幾個(gè)月就有了beta版。第一個(gè)主要修訂版，Java Development Kit(JDK)1.1在一年以后開(kāi)發(fā)出來(lái)，以標準的程序設計語(yǔ)言角度來(lái)看，Java還很年輕，也很粗糙。實(shí)際上，所有通用語(yǔ)言，都要幾年時(shí)間才能夠成熟到能可靠的寫(xiě)出作為產(chǎn)品的應用程序的程度。

　　在其進(jìn)一步發(fā)展中，Sun公司分了三個(gè)步驟來(lái)促進(jìn)Java成為一種通用語(yǔ)言和計算機平臺。首先，用Java編程實(shí)現現存的商業(yè)和企業(yè)的一些功能活動(dòng)，諸如電子郵件、日歷和字處理程序。在這些方面，Java將與傳統的編程語(yǔ)言和傳統的編程方法競爭。其次，把Java提供給企業(yè)，使他成為一種編寫(xiě)內部應用程序的方法。信息科學(xué)部門(mén)常常要用一種必須編譯的(因而是針對具體平臺的)語(yǔ)言來(lái)產(chǎn)生客戶(hù)程序，因此由于平臺不同而編譯和維護不同的版本。如使用Java，信息科學(xué)部門(mén)只需編寫(xiě)和維護一種版本。最后一步，是為傳統嵌入式設備應用，比如移動(dòng)電話(huà)、機頂盒以及打印機定義Java API以及語(yǔ)言功能。

　　Java開(kāi)發(fā)的編程工具也仍在發(fā)展之中。有幾個(gè)廠(chǎng)家提供編譯器和開(kāi)發(fā)工具，如Symantec、Microsoft以及Sun公司。Sun不再是JVM和JIT的僅有選擇，其他幾個(gè)供應商的產(chǎn)品也很有競爭力，這些公司在開(kāi)發(fā)檢測和調試工具上較慢。市場(chǎng)上有了一些初步的產(chǎn)品， Parasoft的Jtest軟件自動(dòng)為Java模塊生成檢測案例，而Numega的Jcheck為JVM中的程序行為提供一定的可見(jiàn)性。

　　目前仍然沒(méi)有完善的交叉調試解決方案，即那種傳統上被嵌入系統開(kāi)發(fā)者用來(lái)處理目標平臺上程序的方案，你很可能必須用C/C++來(lái)寫(xiě)你的程序中針對硬件的部分。不管怎樣，你最好用一個(gè)C/C++交互調試器來(lái)調試那些代碼，并在你的目標系統上用彈出對話(huà)框，保持記錄文件，或其他類(lèi)技巧來(lái)調試你的Java。

　　4、總結

　　由上可見(jiàn)，Java的嵌入式應用是排在Sun公司日程的最后的，Sun在繼續為這些用途發(fā)展此語(yǔ)言，但對這方面的發(fā)展會(huì )次于桌面及企業(yè)用途。