Kaffe, 任何人？都能实现一个Java虚拟机 -1
by Michael Barr and Jason Steinhorn
中文翻译：[email protected]
由于时间和水平等因素，其中的翻译难免有误
欢迎各位指正和与我交流。
原地址：http://www.embedded.com/98/9802fe.htm
如果说，在目前最近的一些嵌入式系统大会上，和Java相关的讲座和流行，算是一个暗示的话，相当多的嵌入式程序员正在考虑，采用这个流行的新语言，作为其编程语言。但是，你可能回想，在嵌入式环境中运行Java程序，不是一件简单的事情。这篇文章，给你些如何开始的一些启示。
如果你想要在嵌入式系统中执行Java程序，你必须将Java run-time Environment集成到你的软件中。虽然一些商业run-time environment已经开始发售或者已经有beta版发行了，但是一个不是很贵的，更加很容易获得的选择就是开源免费的Kaffe 虚拟机。这篇文章中，我们将讨论Kaffe对硬件和操作系统的要求和如何将Kaffe移植到一个嵌入式平台中所要做的一些工作。与此同时，我们也还会讨论在商业Java运行环境中，你需要什么，注意什么，而你应当遵守那些注意事项。
就像你已经知道的那样，Java是一个很容易使用，针对平台无关和避免程序的常见错误而设计的，面向对象的编程语言。这些和其他一些特性，会使你觉得在用Java编程的时候，完全只是一种快乐和享受。但是实现所要支持Java运行时的这些特性，而在背后做的努力和工作，可是比实现传统的高级语言，如C，甚至C＋＋，所做的工作，都要多得多。
Java是一个解释型的语言，这也就等同于运行时编译循环，必须执行在目标处理器上。
其他一些特性，要求大量的运行时刻的支持，如垃圾回收器，动态链接和异常处理。
Java Usage Models
当前来说，对于用Java实现整个嵌入式软件项目，是一件不现实的事情。首先，Java不支持一种机制，可以直接访问存储器或硬件寄存器。所以，他们总是需要一个设备驱和其他一些用C/C++或汇编所实现的代码。这些其他的程序，我们可以从Java中调用他们（此种情况，我们称其为本地方法）或者其与Java run-time environment 并行，作为单独的线程运行，
在为你的系统准备Java之前，想想你写的Java程序，在你的整体架构中处于什么地位，是很有必要的。嵌入式系统中，已经有很多Java使用模型被提出来了，但是总的来说，
可以根据这两点：
1． Java中的bytecode存放在什么地方
2． Bytecode是在何种处理器上执行的
来划分目前的在嵌入式中的Java，可以如下分类：
1. 没有Java
2. 嵌入式Web服务器Java
3. 嵌入式Applet Java
4. 应用程序Java
https://www.crifan.com/files/pic/serial_story/other_site/i_cmpnet_9802fe1.gif
Four Java Usage Models for Embedded Systems.
例如，没有Java，的那个分类，包括了所有的方案，其中，所有的bytecodes都是存储并执行于宿主机（host computer）上，尽管使用了Java，但是实际上，并没有在嵌入式系统中使用。
在嵌入式Web服务器使用模型中，Java字节码是存储在目标系统中的，通常是Flash存储器或ROM，但是执行却是在宿主机上的。这个模型，对于那些需要图形接口，带有网络的嵌入式系统比较有用。在宿主机上运行的，Java驱动的web浏览器执行那些，从嵌入式系统中上传过来的一组Java字节码。除了Java字节码，在此方案中的嵌入式系统，必须存储遗少一个HTML文件，并执行一些软件，叫做嵌入式Web服务器。然而，因为Java没有实际运行在嵌入式系统中，所以，实际上，该嵌入式系统中，就不需要Java Run-time Environment
了.
第三种和第四种使用模式，是此文章最感兴趣的。这些模型中，Java字节码实际是运行在嵌入式中的，因此需要Java运行环境。在嵌入式Applet方案中，Java字节码存储在宿主机中，通过网络，被发送到嵌入式系统中。嵌入式系统执行该字节码，并且把结果送回宿主机。嵌入式applets，用于实现网络管理功能，（如，作为SNMP的替代），，或者是用于多个处理器之间的负载平衡。
在应用程序模型，Java包括了一些或所有的实际的嵌入式软件。Java字节码存储在非易失存储器设备，通过java 运行环境执行，就像本地机器，自己去获取和执行代码一样。这种Java用法，非常像目前C和C＋＋在嵌入式系统中使用的一样，他们用于实现很大一批的整个软件系统。然而，因为Java缺少能力去直接访问硬件，他可能仍然需要依赖本地yongC或C＋＋写的方法。这和C程序员使用湖边语言去执行处理器相关的任务不太一样。
Java Run-time Environments
在嵌入式中，一个典型的Java Run-time Environment一般包含如下部分：
1． 一个Java虚拟机，将Java平台相关的bytecode，翻译为目标处理器所能运行的本地机器代码，并且执行动态类载入。这些功能的集合，以interpreter （解释器）或者just-in-time编译器（JIT编译器）的形式出现。这两者的唯一实际区别就在于，bytecode被执行的速度：JIT编译器比较快，因为其避免了多于的重复解释那些之前已经解释过的代码段。
2． 第二个部分就是一个，以bytecode形式存在的，标准的Java类库。如果你的程序没有引用任何其中的类，那么这个类库也不是必须要的。不过，因为实际多数情况都会用到这些类，所以，绝大多数的Java Run-time Environment设计的时候，也都遵从于一个Sun的标准API，如PersonalJava或EmbeddedJava。
3． 同样，还有一些类库或者虚拟机所需要的本地方法。这些方法，是事先用其他语言写好的，预编译，链接到虚拟机里的。他们主要用来执行一些和处理器相关的或者是在Java中不能直接实现一些功能。
4． 多任务操作系统为Java的线程和线程同步机制，提供了底层实现。
5． 垃圾回收线程也是需要的。垃圾回收周期性地运行。当动态内存池不能满足内存申请时，或是回收那些已被分配但是不再被程序使用的内存。
这些部分和目前嵌入式系统中其他的软件和硬件的之间的关系，如下图所示（其中虚线范围内的是Java运行环境）：
Components of a typical Java Run-time Environment
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