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Java適用于嵌入式系統(tǒng)有什么優(yōu)點(diǎn)
Java是有sun公司于1995年5月推出的Java程序設(shè)計(jì)語言和Java平臺的總稱。Java平臺由java虛擬機(jī)和java應(yīng)用編程接口構(gòu)成。下面是小編收集整理的關(guān)于Java適用于嵌入式系統(tǒng)的十大優(yōu)點(diǎn)內(nèi)容，歡迎閱讀!
1.與處理器無關(guān)
Java的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是與處理器無關(guān)，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)似乎與嵌入式系統(tǒng)沒什么相干。傳統(tǒng)上，嵌入程序就是針對特定的微處理器設(shè)計(jì)并在其上運(yùn)行的，而C語言程序的可移植性則可通過編譯或交叉編譯來保障。
但是在Sun公司的模型中，一個(gè)程序可能是存儲在一個(gè)系統(tǒng)上，而被下載并運(yùn)行在另一個(gè)完全不同的系統(tǒng)上;設(shè)備可能從不同地方下載一些程序來在一個(gè)處理器上運(yùn)行，或者不同的處理器運(yùn)行一個(gè)程序，通過網(wǎng)絡(luò)在相互間傳遞數(shù)據(jù)。使用Java，一個(gè)嵌入式系統(tǒng)就可能成為一個(gè)通用的通信設(shè)備，能下載并運(yùn)行能完成特定任務(wù)的程序。
對嵌入式系統(tǒng)，這是一個(gè)新的模型，已經(jīng)有一些開發(fā)者正在向它靠攏。例如，電視機(jī)頂盒的供應(yīng)商已宣布并入JVM，以使用戶能通過Java applets在他們觀看電視的同時(shí)接收到的支持該電視節(jié)目的一些內(nèi)容。這樣你在觀看足球比賽時(shí)，看到的支持內(nèi)容就可以是對球員的技術(shù)統(tǒng)計(jì)，若你在看電影，看到的支持內(nèi)容就可以是演員的背景資料。JVM還被移植到移動電話中，這樣用戶可接收股票報(bào)價(jià)信息、比賽分?jǐn)?shù)及其他即時(shí)信息。
這是一個(gè)恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和實(shí)施模型，首先它可以使開發(fā)平臺的選擇更加靈活，無需在與目標(biāo)相同的平臺上開發(fā)，也不用關(guān)心交叉編譯的問題，因?yàn)镴ava字節(jié)碼能在任何有JVM的操作系統(tǒng)中運(yùn)行。其次，這種模型帶來的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是幾乎所有的檢測和調(diào)試可以獨(dú)立于目標(biāo)設(shè)備來進(jìn)行。但是，一些數(shù)據(jù)輸入和硬件交互要求在目標(biāo)(或是很好的仿真系統(tǒng))上測試。由于個(gè)別JVM有時(shí)有兼容性的問題，你應(yīng)該在所有將用到該程序的平臺上測試它。但一般來說，你并不要高級而昂貴的、配備有邏輯探針、ICE以及其它調(diào)試工具的、針對目標(biāo)平臺的開發(fā)環(huán)境。
2.面向?qū)ο筇岣唛_發(fā)速度和可維護(hù)性
Java是一種純粹面向?qū)ο蟮恼Z言。所有代碼和數(shù)據(jù)都是某個(gè)類的一部分，沒有全局變量或是獨(dú)立于類存在的代碼，一個(gè)對象是一個(gè)類的實(shí)例，對象是通過調(diào)用操作方法，或者說函數(shù)來操作的，而這些方法或函數(shù)也是類的一部分，對象的方法就對象的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。Java類被組織成一個(gè)等級層次，在層次結(jié)構(gòu)中，一個(gè)子類能夠繼承其超類的行為，并可用子類所具備的一些特有功能來擴(kuò)展其超類的功能。對象模型是你能定義對應(yīng)真實(shí)事物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使得程序的任務(wù)和任務(wù)如何實(shí)現(xiàn)者二者之間的轉(zhuǎn)換變得基本上透明。
Java類層次有六個(gè)主要的類(共有二十三個(gè)類)成為類包(packages)。要應(yīng)用任何包中的任何對象，你只需要申明那個(gè)包。你也擁有類層次中的全繼承性，任何層次深部的對象都可取用層次中較高處定義的所有方法。
面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)和編程的優(yōu)點(diǎn)在于其開發(fā)速度和代碼的可維護(hù)性，許多面向?qū)ο蟮拈_發(fā)都能通過利用和更改現(xiàn)存類庫來完成，而不是創(chuàng)造一個(gè)新的結(jié)構(gòu)。這就使開發(fā)加快了，Sun’s Java Workshop(一個(gè)完全用Java寫的IDE)的開發(fā)者能在幾個(gè)月內(nèi)建立一個(gè)功能齊備的圖形IDE就是一個(gè)很好的證據(jù)。面向?qū)ο蟮姆椒ㄟ�盡量使用自然的結(jié)構(gòu)，使其有很高的可讀性，且可輕易更改和加強(qiáng)。
3.安全高
由于有了JVM，一個(gè)Java應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)或硬件完全隔絕，因此計(jì)算機(jī)病毒或其他作祟的代碼就很難獲得對設(shè)備的控制。虛擬機(jī)是主機(jī)設(shè)備和那些可能難以確定其質(zhì)量和可靠性的軟件之間的一個(gè)保護(hù)層。
另外，Java設(shè)計(jì)者從該語言中去掉了指針變量的概念。Java不能任意訪問內(nèi)存，只能讀寫有Java內(nèi)存分配管理系統(tǒng)創(chuàng)建的對象。由于Java編譯器所強(qiáng)制的嚴(yán)格的分類機(jī)制，從理論上來說，訪問那些未分配給程序的內(nèi)存區(qū)域是不可能的。這個(gè)限制使得要寫惡意代碼的程序變得非常困難了。當(dāng)然，這個(gè)保護(hù)并不完善，有人已經(jīng)在Java安全模型中找到漏洞，其中一些被Sun公司處理掉了。一些有天分但肆無忌憚的編程人員可能會寫些程序，有意但不直接地更改內(nèi)存的內(nèi)容，或從主機(jī)獲取密碼或其他信息。但是，JVM確實(shí)提供了一定的保護(hù)，使得幾乎不可能直接在硬件上運(yùn)行代碼。
對Java applet施加的限制就更加嚴(yán)格了。由于Java applet被設(shè)計(jì)成從Internet上下載，因而被視為不可信任的代碼，除非它包括你已認(rèn)定為可信任的主機(jī)的數(shù)字指紋。JVM在內(nèi)存的一個(gè)稱之為sandbox的區(qū)域運(yùn)行諸如applet這種不可信任的代碼。它給每個(gè)applet分配資源和特權(quán)，并將其限定在這些分配區(qū)域范圍中。除了這些限制，sandbox模型還施加如下限制：禁止讀寫當(dāng)?shù)赜?jì)算機(jī)文件系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)操作被限止，禁止不被信任的代碼建立與任何計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接，從其下載的那臺計(jì)算機(jī)除外，它也不能在任何小于1024的端口號(為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使用那些著名的端口所保留的端口范圍)上監(jiān)聽和接受連接;在運(yùn)行不被信任代碼的線程組以外，禁止訪問或創(chuàng)建線程。
4.內(nèi)存管理簡單
Java的內(nèi)存管理遠(yuǎn)比其他語言簡單，因?yàn)樗皇褂弥羔�。�?dāng)對象被實(shí)例化時(shí)，內(nèi)存被動態(tài)分配。正如我們前面分析的，對個(gè)別內(nèi)存地址的訪問被Java的設(shè)計(jì)者視為一個(gè)對安全的潛在危險(xiǎn)，因此，訪問也被禁止。而且，Sun的網(wǎng)絡(luò)模型已假定你也許不知道目標(biāo)處理器，而引用專用內(nèi)存地址變得沒有必要。去掉指針的結(jié)果不僅提高了安全性，還簡化了編程，錯(cuò)誤也減少了。
為了理解Java怎樣分配內(nèi)存，我們來與C語言比較一下。在C語言中，可以用值或引用的方式來訪問數(shù)據(jù)。事實(shí)上，出于靈活性和控制考慮，非原始數(shù)據(jù)類型都由引用方式來存取，即通過指針訪問。因此，值和引用的不同變得非常清楚，特別是：因?yàn)槟悴坏貌皇褂貌煌姆?*和&)來存取數(shù)據(jù)。要用這兩種不同的訪問方式，你必須清楚理解它們是什么以及你為什么應(yīng)該使用這一個(gè)，而不使用那一個(gè)。
在Java中，由值和引用來存儲是無縫的，尤其因?yàn)槠浞柖家粯�。兩者間唯一不同在于數(shù)據(jù)類型本身：所有原始數(shù)據(jù)類型始終由值的方式存取;所有對象，包括字串、數(shù)組以及文件流，始終由引用方式訪問。聲明為原始數(shù)據(jù)變量類型包含該變量的值，聲明為對象的變量則包含對該對象(即該對象的地址)的一個(gè)引用，而非對象自身的引用。僅僅聲明一個(gè)對象變量并不給對象分配內(nèi)存，你必須用“new”關(guān)鍵字來分配內(nèi)存和創(chuàng)建對象。
這兩種方法最根本的不同在于：不可能象在C中那樣就Java內(nèi)存地址做指針?biāo)阈g(shù)或其他操作。Java中對象的地址是相對的(或虛擬的)，它由虛擬機(jī)任意分配，因此你沒有理由還想要指針地址。
5.具有垃圾收集功能
垃圾收集自動收集內(nèi)存中未引用的內(nèi)存，并將其歸回空閑內(nèi)存鏈表中。JVM使用此功能將不在使用的內(nèi)存還給系統(tǒng)。當(dāng)Java程序說明并實(shí)例化一個(gè)對象或數(shù)組時(shí)，它僅僅做一個(gè)JVM請求，訪問其下面的系統(tǒng)內(nèi)存(通常是通過主機(jī)操作系統(tǒng))并分配內(nèi)存，Java的垃圾收集系統(tǒng)通過內(nèi)存收集對象，然后檢查它們的引用鏈。Java的垃圾收集系統(tǒng)的工作方式一般是搜索內(nèi)存中的對象，然后檢查它們的引用表。它計(jì)算程序中有多少變量當(dāng)前正在引用每個(gè)對象。若對象的引用數(shù)目為零，它知道此對象不再在使用了，它的內(nèi)存可以收回。其結(jié)果就是，不必像你在C語言所作的那樣，要人工來釋放分配的內(nèi)存。在C中，釋放內(nèi)存是一個(gè)必要、耗時(shí)且易出錯(cuò)的細(xì)節(jié)。Java自動而精確的處理此過程，去除了C/C++程序中那種常見的錯(cuò)誤致因。
6.網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方便
由于今天的嵌入式系統(tǒng)通常都是面向網(wǎng)絡(luò)的，采用內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持的語言節(jié)約了在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和通信程序方面耗費(fèi)的大量時(shí)間和努力。在Java中，網(wǎng)絡(luò)類包括TCP/IP流和使用TCP及UDP的數(shù)據(jù)報(bào)程序，用于HTTP和URL服務(wù)的操作方法，以及錯(cuò)誤檢查代碼和恢復(fù)功能。雖然實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)也可能用其他語言，比如C語言，但那些語言要求特別的附件軟件包、DLL，或其他必須由操作系統(tǒng)，或者第三方銷售提供的程序模塊，特別附件通常要求有操作系統(tǒng)或第三方工具的知識，不像Java，有標(biāo)準(zhǔn)的、內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)支持。Java包括網(wǎng)絡(luò)包出于必要，因?yàn)樵O(shè)計(jì)者不能對一個(gè)作為基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施做任何假定，他們必須得包括集成網(wǎng)絡(luò)程序庫，以確保Java程序能在所有平臺上工作。
7.可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)配置
動態(tài)配置是指系統(tǒng)啟動時(shí)的用戶制定配置或重新配置。需載入特殊的硬件配置、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)或在引導(dǎo)期間支持特定用途的一些實(shí)用程序的系統(tǒng)，常常使用動態(tài)配置。Java以動態(tài)捆綁來支持動態(tài)配置。當(dāng)你組成一個(gè)程序的各個(gè)類文件編譯成字節(jié)碼時(shí)，在你的類文件之間，或者對JVM包的類(如圖形、網(wǎng)絡(luò)以及核心語言支持)引用，還沒有被解決。當(dāng)JVM載入你的程序時(shí)，它動態(tài)的載入并捆綁(即鏈接)你的程序引用的所有的類。因此，要改變系統(tǒng)配置，你所需要做的一切就是修正相應(yīng)的類文件。下一次系統(tǒng)時(shí)，JVM自動捆綁新文件到你的程序中，而新的配置將生效執(zhí)行。
8.可以輕松誘捕和處理錯(cuò)誤
與許多操作系統(tǒng)和程序不同，對嵌入系統(tǒng)而言，重新啟動通常是無法接受的，就像我們都不希望打電話或者看電視時(shí)突然有技術(shù)性的中斷一樣。這意味著實(shí)際上所有嵌入式系統(tǒng)都必須足夠堅(jiān)實(shí)以截取錯(cuò)誤來防止它們使程序或更糟的是使整個(gè)設(shè)備崩潰。
程序錯(cuò)誤的致因很多。相對來說，很少是因?yàn)槔^承邏輯錯(cuò)誤，而大多數(shù)程序的崩潰是因?yàn)橐馔廨斎�，或者是因�(yàn)槌绦虿荒苷{(diào)用系統(tǒng)資源來完成某個(gè)特定操作造成的。所以，必須能夠預(yù)料這些問題，并要能夠誘捕它們，以免引起更大的問題。雖然，能用幾乎任何程序設(shè)計(jì)語言來誘捕和處理錯(cuò)誤，不過如果有內(nèi)置的設(shè)施來做這類工作，比如象Java那樣，會有極大的幫助。
在Java中，由拋出(產(chǎn)生)一個(gè)異常來提示錯(cuò)誤。使用專門為異常處理而設(shè)計(jì)的語句(關(guān)鍵字try、catch、和finally)，程序能將其錯(cuò)誤處理代碼安排到幾個(gè)集中區(qū)域，try程序塊是程序執(zhí)行的正常流程。當(dāng)一個(gè)異常發(fā)生在try塊(包括該嵌套塊中的各層子程序)中，控制就交給了catch塊。不管是否有異常發(fā)生，finally塊中的代碼始終要被執(zhí)行。未被處理的異常會由調(diào)用堆棧自下而上傳播JVM并終止程序。不再需要動手編程，來將錯(cuò)誤狀態(tài)通過幾層函數(shù)調(diào)用返回。而是，在錯(cuò)誤發(fā)生由檢測錯(cuò)誤的代碼直接拋出一個(gè)異常。這極大地簡化了應(yīng)用程序中的錯(cuò)誤處理代碼，進(jìn)而獲得更好地錯(cuò)誤處理效果和更堅(jiān)實(shí)可靠的代碼。
9.提供對線程管理的直線支持
大多數(shù)操作系統(tǒng)都給一個(gè)過程產(chǎn)生和管理多個(gè)線程的能力，這些線程彼此獨(dú)立地完成不同的任務(wù)。但是，很少由程序語言提供對線程管理的直線支持，通常都需要直接調(diào)用操作系統(tǒng)功能。Java卻相反，直接在語言提供了產(chǎn)生、管理和協(xié)調(diào)同步線程地功能。與Java的其他特點(diǎn)一樣，該功能是必要的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)者不敢確定底層的操作系統(tǒng)是否支持多線程。
開發(fā)者越來越多的在程序中使用線程，將其作為滿足一個(gè)程序不能完成的，通常相互無關(guān)的一些任務(wù)的一種手段。由于Java對線程有內(nèi)置語言支持，以Java創(chuàng)建多線程較之與其它語言更簡單、更自然。
10.圖形功能強(qiáng)大
JVM包括一個(gè)龐大的圖形及窗口支持程序包，稱為Abstract Windowing Toolkit(AWT)。用AWT，你能在應(yīng)用程序中快速而輕易地創(chuàng)建精致而強(qiáng)大的圖形用戶界面。對于需要精細(xì)的用戶界面的嵌入系統(tǒng)來說，AWT能節(jié)省大量開發(fā)時(shí)間，從而是產(chǎn)品更快的走向市場。
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