MIPS目標平臺CLDC的Java虛擬機移植

1 Java虛擬機簡介
Java ME(Java platform Micro Edition)，以前稱J2ME，是為機頂盒、移動電話和PDA等嵌入式消費電子設備提供的Java語言平臺，它包括虛擬機和一系列標準化的Java API(Application Programming Interface)。Java語言的平臺無關性使其廣泛應用于各行各業，而嵌入式領域Java ME技術的發展尤為迅猛。截至2008年底，JavaME技術已應用于全球26億部移動手機、部署了60億個Java Cards、4 000萬臺以上的藍光設備和TV設備，遍及移動開發的各個領域。
Java虛擬機(JVM，Java Virtual Machine)是實現Java語言平臺無關性的關鍵。Java虛擬機是Java技術的重要組成部分，它是一個抽象的運算機器，有一套自己的指令集，可在運行時操縱內存的各個區域。
嵌入式的Java虛擬機主要有兩大類：
(1)CLDC VM
CLDC VM(Connected Limited Device Configuration Virtual Machine)是連接受限的設備配置的虛擬機，以前稱為KVM(Kilobyte Virtual Machine，千字節虛擬機)。CLDC VM一般用于內存很少(如1 MB以內)、CPU處理能力弱(如幾MHz)的嵌入式設備。Sun公司于2000年發布CLDC 1．0規范及KVM的參考實現，之后于2006年將KVM參考實現轉到開源社區，并重命名為phoneME Fea-ture。至2009年，phoneME Feature先后經歷了MR1、MR2、MR3、MR4版。本文基于phoneME Feature MR4。通常CLDC VM的結構如圖1所示。

其中MIDlet是各種Java ME應用程序，運行于CLDC虛擬機之上。
(2)CDC VM
CDC VM(Conntected Device Configuration Virtual Machine)是已連接的設備配置的虛擬機，簡稱CVM。CVM一般用于智能手機、數字機頂盒、PDA等嵌入式設備。
phoneME Feature MR4軟件是一個高性能的虛擬機，它不僅遵循CLDC規范，還實現了高效的資源管理，以及對多任務的支持等。與早期的KVM虛擬機相比，CLDC VM增加了如下特征：
◆支持CLDC 1．0、CLDC 1．1和CLDC 1．1．1；
◆改進Java應用程序的啟動時間和執行速度；
◆支持AOT(Ahead-Of-Time，提前)編譯技術；
◆支持原地執行(in-place execution)功能；
◆支持多任務功能。

2 CLDC VM移植原理
phoneME Feature軟件是一個功能完整的虛擬機，它通過了Sun公司的TCK(Technology Compatibility Kit，技術兼容工具包)兼容測試集。phoneME Feature直接支持兩種CPU架構：x86架構和ARM架構。在這兩種架構上移植僅需少量修改，而要移植到MIPS架構則需做較多修改。phoneME Feature軟件的結構如圖2所示。

①JavaCall API移植層：該層提取目標平臺的需求，實現必須移植的函數集，是基于目標平臺的實現。pho-neME Feature的主要移植工作集中于此層。
②MIDP／CLDC層：是嵌入式Java虛擬機的核心部分。其中CLDC為資源受限的設備定義了應用編程接口和虛擬機的基礎函數集，MIDP(Mobile Information Device Profile，移動信息設備簡表)則提供應用程序環境和應用程序所需的大量服務。
③PCSL(Portable Common Services Library，可移植的通用服務庫)層：提供底層服務，供CLDC、MIDP和其他可選包調用。
④抽象層：是一套函數集，所有擴展JSR包通過抽象層接口與MIDP／CLDC層進行交互。
⑤擴展JSR包：為虛擬機提供擴展功能。擴展JSR包種類很多，可根據需要進行擴展。如支持藍牙和OBEX(對象交換)功能的JSR82擴展包、支持Web服務的JSR172包、支持定位功能的JSR179包、支持在線支付功能的JSR229包等。
Java虛擬機的移植首先要確定兩件事：一是目標CPU，二是目標OS(操作系統)。OS移植比較簡單，移植工作集中在虛擬機自身和核心CLDC庫上；而CPU移植則較為復雜，因為匯編解釋器和適配的編譯器十分依賴于目標CPU架構。