摘要：Java具有易于掌握、安全性高且跨平台应用的特性，文章将立足于Java语言和嵌入式系统的实际发展状况，客观、系统地分析Java语言应用在嵌入式系统中所具有的特点和优势，并在此基础上深入研究Java在嵌入式系统中的应用与实现。
关键词：Java语言；嵌入式系统；应用与实现
随着计算机技术的不断发展，Java语言也在不断完善，在移动互联网的兴起下Java语言有了更为开阔的发展前景。研究嵌入式系统的发展历程可以发现它与市场上通用的计算机系统最大的不同就是嵌入式系统所执行的任务都是有特殊要求的。借助Java语言的高效性和可移植性，可以有效提高嵌入式系统的开发效率。
1Java技术综合概述
Java语言拥有广泛的应用市场和专业的开发团队，这项技术的面世和流行对计算机软件市场形成了一定程度的冲击。Java是对Java面向对象程序涉及语言和Java平台的综合称呼，自1995年这项技术被正式提出发展到当今，Java可以分为JavaSE（标准版）、JavaEE（企业版）、JavaME（微型版）3个组成体系。Java语言安全性高、简单便捷、具有可移植性等优势，但是在应用Java技术进行编程时需要重点注意标识符的大小写、类名首字母大写、方法名首字母小写、源文件名与类名保持格式一致、执行语句为publicstaticvoidmain（String[]args）等几个方面[1]。
2嵌入式系统特点
嵌入式系统适应要求严格的计算机系统。在开发过程中嵌入式系统以实际应用为研究中心，在计算机技术的支持下可以裁剪软件和硬件，对于一切属于数字接口的机械设备，嵌入式系统都可以进行操作和逻辑控制。嵌入式系统的组成结构包括硬件层、中间层、系统软件层、应用软件层。嵌入式系统中的软硬件部分连接较为紧密，但是对象内部的系统软件和应用软件并没有较为明显的区分界限，在系统移植过程中针对不同机械设备的具体情况，系统具有完全不同的更改设置，相比其他系统而言嵌入式系统虽然精简但是其所具有的专用性是难以超越的[2]。
3Java在嵌入式系统中的应用
3.1基于J2ME的嵌入式系统设计思路
基于J2ME技术的嵌入式系统是针对移动通信设备实际应用而研发设计的网络平台，即手机虚拟机（DeltaMIDP）。这是一个统一性的开发平台，结构庞大而复杂，只有从DeltaMIDP应用目标入手考虑结合Java平台和嵌入式系统的研究实际才能够制定出合理的结构体系。当前计算机领域的Java虚拟机已经具备了较为完整的规模，主要适用于高端CPU，因此为了进一步扩大DeltaMIDP的应用市场，在设计过程中需要逐渐实现高端CPU向低端CPU的扩散，为本地平台环境下的运行提供安全稳定的运行环境。DeltaMIDP设计模型主要包括3个层次，分别为虚拟机层（KVM）、有限连接设备配置层（CLDC）以及移动信息设备模式层（MIDP）。在DeltaMIDP开发过程中系统处于Windows开发环境，层次式的设计结构可以进一步优化系统令结构清晰合理[3]。
3.2基于Java技术的嵌入式系统结构设计
通过对开发技术的透彻分析，可以将嵌入式系统结构划分为代码层、类库层、平台层、硬件层。代码层是系统开发人员借助Java语言进行系统开发的主要过程，Java语言具备C++语言面向对象技术的核心内容，却避开了C语言较为显著的几个运算错误，而且Java语言的内存空间在原来的基础上进行了优化，改进后的存储空间可以不接受引用对象的存储要求。在将Java语言应用于嵌入式系统时需要将源代码先行转化为二进制形式，然后根据不同运行设备的虚拟机环境解释执行字节码。类库可以分为Java类库和本地类库2份码，Java类库在程序编写过程中随时可以接受系统调用，本地类库是存在于嵌入式系统设备中的。实时操作系统和虚拟机是组成平台层的2个中心部分，在这一层次的支持下嵌入式系统的运行平台会得到很大的保障。基于Java技术实现的嵌入式系统的运行平台安全稳定，即便在网络出现连接故障的情况下嵌入式系统也可以正常运行，而且如果在设备提出申请的前提下嵌入式系统可以将接收到的问题在同一时刻进行实时处理。Java程序是在嵌入式设备中启动运行的，为实现系统的跨平台应用，在这一过程中Java源代码会被编译成特定的任务指令[4]。
4基于J2ME虚拟机的实现
4.1移植分析
移植技术主要是针对虚拟机层（KVM）、有限连接设备配置层（CLDC）以及移动信息设备模式层（MIDP）3个层次而言的。KVM移植可以分为虚拟机系统配置、64位整数运算、函数支持、类文化装载、运行期函数几部分。CLDC在嵌入式系统中需要实现整数运算、协议支持等功能，其代码类型一般只有JAVA字节码形式和JNI形式。根据分析可以得知，CLDC的移植内容集中在网络部分，在这一过程中开发人员需要综合考虑套接字、数据包、I/O通信等网络组件之间的综合关系。MIDP涉及层面较多，而且其中包含的内容与操作系统有着较强的关联性，因此MIDP的移植工作相对较为复杂。在这一过程中时钟、图形、操作函数、系统存储等方面都会有所涉及[5]。
4.2虚拟机配置和文件装载
设置虚拟机配置项主要是为了保证虚拟机移植操作的顺利进行，因此在设置过程中主要依据平台运行环境加以改进即可。在设置过程中虚拟机的每一个运行流程都不能忽略，编译、系统、内存、解释执行、调试、异常处理等都要进行系统性的分析考察。虚拟机本身虽然可以识别二进制文件，但是在计算机语言中往往会应用到各种形式的文件，为避免不必要的系统编译麻烦，系统内部往往都会设立统一的标准型文件格式，对于这一类的文件系统不必进行字符转换，因此虚拟机的实现首先就要能够准确识别标准类文件格式。在这一过程中查找文件所需的路径名和类名有着直接的关系。在文件装载时可以将目录结构一同归入到流程设计中，根据判断目录是否属于参数类型进行下一步的文件组成，如果目录是参数系统便可以组成.class类型的文件名，打开该目录下的文件后就可以以文件大小为依据申请合适的存储内存，然后读入.class文件的二进制信息并启动嵌入式系统程序对文件进行校验，当校验结果符合文件装载要求后则流程结束。如果参数不是文件目录系统可以直接打开压缩文件中指定的目录信息，根据目录信息的提示组合成.class文件名，然后系统根据文件大小申请相应的内存空间，之后的文件流程则完全按照主流程的步骤依次进行。如果没有特殊说明,在嵌入式系统中文件的存储类型一般都为int，路径名可以由代码行structjarInfoStructjarInfo定义[6]。
4.3事件与消息管理
基于Java技术开发的嵌入式系统事件消息是通过用户操作产生的，当事件产生后系统内部的小型处理函数会对此信息作出回应，根据事件处理机制的不同，嵌入式系统对事件的处理可以分为高层处理和低层处理。高层处理事件由事件监听器和事件源组成，对应不同的事件类型可以选择相对应的事件监听器，CommandListener事件监听器负责监听处理Command事件类型，与之相对的ItemStateListener事件监听器负责监听处理ItemStateChanged事件类型[7]。低层事件处理模型负责处理的事件类型较多，主要包括触摸笔点击事件与按键压下和释放事件2种。在事件处理过程中处理函数会在原有的基础上进行控件类拓展，应用机制具体为事件/消息驱动机制。获取消息过程中首先由消息队列发起，如果系统收到消息队列产生消息的数据信息则可以直接将消息取出，然后按照系统设置的处理流程按步骤处理消息，如果系统无法感受到消息队列消息数据的变化则需要调用操作系统GUI消息处理接口来获取相关的底层信息，然后将系统捕获的底层信息存储到消息队列中，当存储完成后系统会自动返回消息获取流程开端,重新判断消息队列的实际情况。
5结语
嵌入式系统借助其技术优势在工业控制、交通管理、信息化家电等多个领域都有了稳定的经济市场，而作为面向对象的Java语言在这一过程中逐渐深入到嵌入式系统的研究范围并收获了较为可观的应用成果。嵌入式系统以其突出的领域特色成功赢得了后PC时代经济市场的认可，而Java语言的投入使用可以令嵌入式系统在各种类型的设备中实现同样的运行效果。
[参考文献]
[1]蒋凌云.浅析Java技术在嵌入式系统中的作用[J].佳木斯教育学院学报，2013（4）:84-85.
[2]周锐棠.Java技术在嵌入式系统中的作用探究[J].网络安全技术与应用，2014（1）:8-9.
[3]齐慧平.嵌入式系统中JavaAWT的实现[J].赤峰学院学报：自然科学版，2014（13）:23-24.
[4]李阿芳.嵌入式系统中Java技术的应用[J].计算机光盘软件与应用，2014（15）:147-148.
[5]高倩.探究Java技术在嵌入式系统中的主要作用[J急救医学论文].商，2015（32）:194.
[6]孙媛.浅谈Java技术在嵌入式系统中的作用[J].信息与电脑：理论版，2010（6）:99.
[7]高振华.嵌入式实时Java平台设计及其在图像处理中的应用[D].无锡：江南大学，2012.
作者：田智 单位：内蒙古商贸职业学院
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