- 相關(guān)推薦
Java用于嵌入式系統(tǒng)的局限
java語(yǔ)言的諸多優(yōu)點(diǎn)在某些情況下恰恰可能成為其不利于在嵌入式系統(tǒng)中得以廣泛應(yīng)用的絆腳石。yjbys小編下面為你整理了關(guān)于Java用于嵌入式系統(tǒng)的局限，希望對(duì)你有所幫助。
局限1：性能較低
由于解釋Java字節(jié)碼比相當(dāng)?shù)腃或C++寫的程序運(yùn)行起來(lái)要慢5到10倍，對(duì)一些并非受制于CPU的嵌入系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這一性能缺點(diǎn)不是問(wèn)題，但是更經(jīng)常的較慢的速度會(huì)導(dǎo)致無(wú)法接受的應(yīng)答時(shí)間。
解決方案
有幾種可能的解決方案可緩解速度慢的問(wèn)題。
使用更快、更強(qiáng)大的處理器，使系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間縮小到可以接受的范圍。不過(guò)這個(gè)方法將增加每個(gè)系統(tǒng)的成本。
使用母語(yǔ)Java編譯器來(lái)獲得比較好的性能。但這樣做，就放棄了與Java平臺(tái)無(wú)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，好在大多數(shù)嵌入系統(tǒng)都只在一種平臺(tái)上運(yùn)行。
在系統(tǒng)上并入一個(gè)JIT編譯器，這樣Java類裝入時(shí)就被編譯。不過(guò)，如果為接納JIT編譯器而不得不增加額外的內(nèi)存，這個(gè)方法也會(huì)增加系統(tǒng)成本。另外，若系統(tǒng)各部分是按需求逐漸添加，則應(yīng)該控制程序裝入的時(shí)機(jī)，以使在裝入類進(jìn)行編譯時(shí)產(chǎn)生的暫停不會(huì)影響系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。
局限2：垃圾收集的系統(tǒng)開銷過(guò)大
Java中的自動(dòng)內(nèi)存分配和垃圾收集性能是很實(shí)惠的，但是，從實(shí)時(shí)系統(tǒng)的角度來(lái)看，它的問(wèn)題恰好就在于它是自動(dòng)的。當(dāng)垃圾收集進(jìn)行時(shí)，開發(fā)者對(duì)系統(tǒng)的控制就受限了。因?yàn)椋占\(yùn)行時(shí)，它凍結(jié)了系統(tǒng)其余部分的處理。這是因?yàn)樗仨氁趦?nèi)存中移動(dòng)對(duì)象，并必須在程序再次運(yùn)行前，更新所有引用(指向)那些對(duì)象的程序變量。垃圾收集需要凍結(jié)處理的時(shí)間，具體取決于內(nèi)存量和處理器的速度。很顯然，這對(duì)硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)是無(wú)法接受的，甚至極端時(shí)對(duì)軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)也是成問(wèn)題的。
解決方案
垃圾收集以三種方式開啟。首先JVM有一個(gè)后臺(tái)垃圾收集線程，此線程傾向于在它一看見系統(tǒng)有空閑就開始垃圾收集，若有事件想要喚醒另一個(gè)線程，后臺(tái)垃圾收集就會(huì)被該線程占先，但它不會(huì)立刻被占先，它得更新那些已被移動(dòng)的對(duì)象的所有引用后，才能讓一個(gè)線程運(yùn)行。其次，若JVM沒(méi)找到足夠內(nèi)存來(lái)滿足某個(gè)內(nèi)存分配請(qǐng)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(tǒng)的其余部分被禁止。最后，一個(gè)應(yīng)用程序能通過(guò)調(diào)用Systev.gc()方法來(lái)啟動(dòng)垃圾收集。所以，如果知道系統(tǒng)暫時(shí)不會(huì)執(zhí)行任何時(shí)序上關(guān)鍵的任務(wù)，就可以啟動(dòng)垃圾收集，避免稍后在更關(guān)鍵時(shí)段進(jìn)行收集。
局限3：JVM的內(nèi)存開銷過(guò)大
前面我們也論述了許多 JVM的內(nèi)置特點(diǎn)，比如圖形和網(wǎng)絡(luò)，它們使得Java程序更快上市。所有這些特點(diǎn)的負(fù)面是JVM的內(nèi)存開銷。因?yàn)镴VM是一個(gè)整塊(要達(dá)到Java的可移植的目的，必須完整的采納)，JVM的內(nèi)存占用量不能減少。現(xiàn)在的JVM最少需要2MB以上的內(nèi)存。
解決方案
如果Java程序也在使用一些消耗內(nèi)存的功能，由于一個(gè)JVM中有那么多的功能，各個(gè)Java應(yīng)用程序就能寫得小一點(diǎn)。如果建立的是一個(gè)從網(wǎng)絡(luò)上動(dòng)態(tài)下載并運(yùn)行多個(gè)程序的系統(tǒng)，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。
局限4：缺乏直接硬件接口能力
Java缺乏直接同硬件接口的能力。JVM僅僅是一個(gè)虛擬的機(jī)器，一個(gè)對(duì)硬件的軟件抽象，虛擬機(jī)控制與實(shí)際硬件的接口，而我們只能和虛擬機(jī)打交道。
解決方案
但這并非是無(wú)法逾越的限制，很多C程序使用內(nèi)嵌匯編來(lái)規(guī)避性能上的瓶頸，所以Java程序也能使用C來(lái)獲得對(duì)硬件的直接訪問(wèn)。
讓Java和C一起工作有兩種方式。首先，可以使用本地方式，它們是用C/C++或另一種語(yǔ)言寫的，但當(dāng)調(diào)用時(shí)，則裝入與JVM同樣的內(nèi)存空間，運(yùn)行于同樣的環(huán)境。因?yàn)樗鼈儽痪幾g成機(jī)器碼，本地方式運(yùn)行更快并能直接訪問(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。不過(guò)在選擇了混合語(yǔ)言方法后，Java的與平臺(tái)無(wú)關(guān)和安全特點(diǎn)就沒(méi)有了。
另外，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(xiàn)方案。Java程序能在這些處理器上直接運(yùn)行并操縱硬件，要注意的是必需加一些特殊目的的指令給這種語(yǔ)言才能直接與處理器一起工作。
局限5：語(yǔ)言尚不夠成熟
從標(biāo)準(zhǔn)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言角度來(lái)看，Java還很年輕，也很粗糙。如果Java不是由一個(gè)小組開發(fā)的，也許某些錯(cuò)誤和疏忽已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)和解決了。在Java亮相以后，它立即被用于比原來(lái)預(yù)期更多的地方。這一切都意味著Java最初的構(gòu)思和實(shí)現(xiàn)，雖然堅(jiān)實(shí)和有用，但在安全、大小和性能幾方面仍感欠缺。
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(jì)算機(jī)平臺(tái)。首先，用Java編程實(shí)現(xiàn)現(xiàn)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。其次，把Java提供給企業(yè)，使它成為一種編寫內(nèi)部應(yīng)用程序的方法。最后一步，是為傳統(tǒng)嵌入式設(shè)備應(yīng)用，比如為移動(dòng)電話、機(jī)頂盒以及打印機(jī)定義Java API以及語(yǔ)言功能。
由此可見，Java的嵌入式應(yīng)用是排在Sun公司日程的最后的，Sun公司在繼續(xù)為這些用途發(fā)展此語(yǔ)言，但對(duì)這方面的發(fā)展次于桌面及企業(yè)用途。按Sun公司的優(yōu)先順序，很可能還要過(guò)一段時(shí)間才能解決嵌入式應(yīng)用中涉及到的一些問(wèn)題。在此之前，嵌入式系統(tǒng)的編程人員可能不得不迂回、妥協(xié)以及使用第三方解決方案。
Java開發(fā)的編程工具也仍在發(fā)展之中。有幾個(gè)廠家提供編譯器和開發(fā)工具，如Symantec、Microsoft以及Sun公司。Sun不再是JVM和JIT的惟一供應(yīng)商，其他幾個(gè)供應(yīng)商的產(chǎn)品也很有競(jìng)爭(zhēng)力。Parasoft公司的Jtest軟件自動(dòng)為Java模塊生成檢測(cè)案例，而Numega公司的Jcheck為JVM中的程序行為提供一定的可見性。不過(guò)兩者都只能處理調(diào)試程序中的一小部分，而且都是針對(duì)桌面系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的，雖然它們也能用于嵌入開發(fā)過(guò)程。
目前Java仍然沒(méi)有交叉調(diào)試解決方案，即那種傳統(tǒng)上被嵌入系統(tǒng)開發(fā)者用來(lái)處理目標(biāo)平臺(tái)上程序的方案，所以很可能必須用C/C++來(lái)寫程序中針對(duì)硬件的部分。不管怎樣，開發(fā)者最好用一個(gè)C/C++交互調(diào)試器來(lái)調(diào)試那些代碼，并在目標(biāo)系統(tǒng)上用彈出對(duì)話框，保持記錄文件，或其他類技巧來(lái)調(diào)試Java.
【Java用于嵌入式系統(tǒng)的局限】相關(guān)文章：
嵌入式系統(tǒng)的分類09-27
什么是嵌入式系統(tǒng)10-18
嵌入式系統(tǒng)是什么06-20
嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)01-04
嵌入式系統(tǒng)接口技術(shù)07-16
嵌入式操作系統(tǒng)的功能06-21
嵌入式文件系統(tǒng)移植06-20