西门子张掖授权代理商

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Java自从推出以来一直备受关注，尤其是宣布开源之后，就更加为开发者所欢迎。不过在嵌入式系统设计师看来，其性能并不能令人满意。运行Java虚拟机(JVM)解释Java字节码，这种方式对大多数嵌入式应用来说占用空间过多，运行速度过慢。不过Sun的Java 2 Micro Edition(J2ME)改变了这种状况。

对嵌入式系统设计师来说，Java有许多优点。作为一门开源的编程语言，Java允许面向对象编程，又没有C中存在的严重问题。Java运行时环境还提供了有用属性。Java提供的内存管理功能使得编程人员不必分配及释放内存。运行时环境甚至可以通过整合核心类库来简化程序分配。 但大多数嵌入式应用面临Java没有处理好的两大约束：没有足够的空间和时间。

那么，Java作为一种在C++基础上改进了的面向对象的开源语言，在嵌入式应用开发方面能挑大梁吗?能否为它自己撑起一片蔚蓝的天空呢?

一、为什么会是Java?

对于嵌入式系统来说，Java技术比C语言和汇编语言具有很明显的优越性。较显著的特点是减少了系统的开发和维护，增强了代码的重利用能力，提高了Java代码与系统原有代码的可整合性。

1. 提高开发效率和可维护性

在项目的整个生命周期中，Java环境大大的简化了开发和维护。由于目标环境是建立在一个虚拟机上，代码可以很容易的编写、调试、分析、更改、维护。加上将来要连接的外接设备，未来的系统可能比目前的嵌入式系统复杂很多。升级手册也许不会在整个项目的生命周期中都能起到作用。取而代之的是，硬件设备的可连接性使得能够远程管理模块，这样就保证了开发人员能在产品上增加新的性能，同时解决了在产品生产后软件升级和维护的问题。

2. 重用代码

由于嵌入式系统有特殊的需求，以及不同的专门硬件要协同工作，嵌入式软件开发者通常使用非常原始的方法来开发，有时每一个新的项目都要从头再来一遍。现在，随着嵌入式技术的成熟以及系统本身变得更大更优化，很多人开始对于把一个产品的模块甚至是全部的应用程序用到另一个产品感兴趣。这种可重新利用性使得"一次开发，多次利用"成为了可能。

Java环境使得一个模块可以只要做很少的工作就可以适应多个项目和平台。甚至包括有时客户需要一个新的目标板，或者采用新的硬件(CPU或外设)和软件，或者使用不同的Linux都可以进行移植。

3. 集成Java代码和源代码

使用源代码明显是指应用程序的多可用性以及代码的重利用能力。在开源的Java语言的应用中，一个设计很好的界面，或者虚拟机，或者是底层的硬件都可以很好的兼容到嵌入式系统中。尽管无法移植，对于很多功能和硬件界面来说，在本地环境下开发的代码也许仍然是较好的解决方案。在C、C++或者汇编语言中，加入标准的通信、接口模块、用户界面、安全特性会花费很多时间与金钱。与之相比较，Java的基本库本身就提供了这些东西甚至还更多，这样就可以加速开发。

二、Java碎片真的会有影响吗?

在使用JavaME CLDC进行移动电话开发时，人们经常会碰到碎片这个词。Java强调“一次开发，多次利用”，但碎片出现，却打破了这种。于是，这就导致应用开发人员不得不在许多不同的设备进行应用程序的测试，甚至于不得不在应用程序中对某些特殊的设备进行一步客户化的工作。

对程序开发人员来说，碎片真是个恶梦，因为碎片平白无故的增添了代码量和测试工作量。当然，对移动电话持有者来说也不是什么好事，因为碎片消耗了设备的空间。不管怎么说，碎片对每个人来说都是件很讨厌的事情。

但对于嵌入开发者而，碎片又意味着什么呢?

首先来看看碎片产生的根源。移动电话行业标准本来给不同的产品预留了一定的自由空间，这初衷是好的。但事实上，这种预留的空间，却导致了不同产品之间的冲突，不能进行很好的兼容。这就是碎片产生的较根本原因。于是这种不兼容性进而升级到了Java实现的程序里。这正是Java想花大力气创建一个统一Java实现的原因所在，如JSR248,MSA(Mobile Service Architecture)的建立。

从嵌入式开发人员的角度来看，也许并没有这么糟糕。其实碎片并不会影响到嵌入式开发人员，因为已经可以确定设备之间的硬件是完全兼容的。如果使用的是原始语言像C/C++的话，嵌入式开发人员可以在任何地方来编写代码，并在不同的设备上进行代码的重用。

三、 Java平台的测试

如果采用Java来实现嵌入式设备开发，会不会碰到C/C++经常碰到的测试成本太高的难题呢?

当然，采用Java来开发的话，可以对软件进行多次的重复测试，尽管这不一定是必需的。而完全需要进行重复测试的只是那些新加的Java实现。如果是Java平台的合法用户的话，还可以使用Sun提供的TCK来进行程序兼容性的检测。如果付费的话，还有很多压力测试可供选择。只要能保证Java平台的正常运行并按Java

它是一个经典的C-library模式的toolkit，为程序员提供广泛丰富的函数集，是为应用程序开发者提供工业级强度的数据库服务而设计的。其主要特点如下：

嵌入式（bbbbbded）：它直接链接到应用程序中，与应用程序运行于同样的地址空间中，因此，无论是在网络上不同计算机之间还是在同一台计算机的不同进程之间，数据库操作并不要求进程间通讯。

Berkeley DB为多种编程语言提供了API接口，其中包括C、C++、Java、Perl、Tcl、Python和PHP，所有的数据库操作

都在程序库内部发生。多个进程，或者同一进程的多个线程可同时使用数据库，有如各自单独使用，底层的服务如加锁、

事务日志、共享缓冲区管理、内存管理等等都由程序库透明地执行。

轻便灵活（Portable）：它可以运行于几乎所有的UNIX和Linux系统及其变种系统、bbbbbbs操作系统以及多种嵌入式实时操作系统之下。它在32位和64位系统上均可运行，已经被好多高端的因特网服务器、台式机、掌上电脑、机顶盒、网络

交换机以及其他一些应用领域所采用。一旦Berkeley DB被链接到应用程序中，终端用户一般根本感觉不到有一个数据库系统存在。

可伸缩（Scalable）：这一点表现在很多方面。Database library本身是很精简的（少于300KB的文本空间），但它能够管理规模高达256TB的数据库。它支持高并发度，成千上万个用户可同时操纵同一个数据库。Berkeley DB能以足够小的空间占用量运行于有严格约束的嵌入式系统，也可以在高端服务器上耗用若干GB的内存和若干TB的磁盘空间。

Berkeley DB在嵌入式应用中比关系数据库和面向对象数据库要好，有以下两点原因：

(1）因为数据库程序库同应用程序在相同的地址空间中运行，所以数据库操作不需要进程间的通讯。在一台机器的不同进程间或在网络中不同机器间进行进程通讯所花费的开销，要远远大于函数调用的开销；

（2）因为Berkeley DB对所有操作都使用一组API接口，因此不需要对某种查询语言进行解析，也不用生成执行计划，

大大提高了运行效.

BerkeleyDB系统结构

Berkeley DB由五个主要的子系统构成.包括: 存取管理子系统、内存池管理子系统、事务子系统、锁子系统以及日志子系统。

其中存取管理子系统作为Berkeley DB数据库进程包内部核心组件，而其他子系统都存在于Berkeley DB数据库进程包的外部。

每个子系统支持不同的应用级别。

1.数据存取子系统

数据存取（Access bbbbbbs）子系统为创建和访问数据库文件提供了多种支持。Berkeley DB提供了以下四种文件存储方法：

哈希文件、B树、定长记录（队列）和变长记录（基于记录号的简单存储方式），应用程序可以从中选择较适合的文件组织结构。

程序员创建表时可以使用任意一种结构，并且可以在同一个应用程序中对不同存储类型的文件进行混合操作。

在没有事务管理的情况下，该子系统中的模块可单独使用，为应用程序提供快速的数据存取服务。

数据存取子系统适用于不需事务只需快速格式文件访问的应用。

2.内存池管理子系统

内存池（Memory pool）子系统对Berkeley DB所使用的共享缓冲区进行有效的管理。它允许同时访问数据库的多个进程或者

进程的多个线程共享一个高速缓存，负责将修改后的页写回文件和为新调入的页分配内存空间。

它也可以独立于Berkeley DB系统之外，单独被应用程序使用，为其自己的文件和页分配内存空间。

内存池管理子系统适用于需要灵活的、面向页的、缓冲的共享文件访问的应用。

3.事务子系统

事务（Transbbbbbb）子系统为Berkeley DB提供事务管理功能。它允许把一组对数据库的修改看作一个原子单位，

这组操作要么全做，要么全不做。在默认的情况下，系统将提供严格的ACID事务属性，但是应用程序可以选择不使用系统所作的

隔离保证。该子系统使用两段锁技术和先写日志策略来保证数据库数据的正确性和一致性。

它也可以被应用程序单独使用来对其自身的数据更新进行事务保护。事务子系统适用于需要事务保数据的修改的应用。

4.锁子系统

锁（Locking）子系统为Berkeley DB提供锁机制，为系统提供多用户读取和单用户修改同一对象的共享控制。

数据存取子系统可利用该子系统获得对页或记录的读写权限；事务子系统利用锁机制来实现多个事务的并发控制。

该子系统也可被应用程序单独采用。锁子系统适用于一个灵活的、快速的、可设置的锁管理器