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中文摘要 j 2 m e 多媒体手机阅读器的设计实现与改进分析 摘要 随着无线移动通信的高速发展及各种移动业务种类的快速增长， 一切互联网上的业务都在移动通信系统中得到应用。然而，由于用户 需求的原因，或者终端支持与否的因素，并非所有手机都能正确显示 同一信息内容。而且随着客户端设备的类型越来越多，人们对个性化 服务的要求越来越高，个性化信息服务成为将来网络信息服务发展的 一个重要的方向。 移动终端是一种采用先进通信协议栈的复杂系统，它需要具有与 许多网络设备互操作、支持先进而丰富的多媒体的应用程序。而且， 所有这些都必需在一个资源有限的嵌入式系统的约束条件下实现。 j a v a 技术提供了跨平台的能力，并支持多种器件设备。j 2 m e 和m i d p ( 移动信息器件概览) 可在任何被支持的系统上运行同样的应用程 序。j a v a 技术为无线设备创建了一个全新的开发平台，这一平台可以 跨越多种设备和多个系统平台。j a v a 的跨平台特性，使得基于j 2 m e 的应用程序具有移植性好等其他优势，可以让移动通信设备发挥出最 大的潜能。j a v a 手机作为移动终端为今后移动通信发展提供了很好的 解决方案。 本文首先分析了j 2 m e 在当前移动终端发展中所具有的重要角色， 选择j 2 m e 作为移动终端软件开发平台的优势。实际开发了一个基于 j 2 m e 平台的多媒体手机阅读器软件，进行了相关理论和技术的分析。 并在此基础上，对w 3 c 提出的c c p p 框架进行了系统的分析，并针对 这款手机阅读器进行了改进分析，以达到个性化服务的效果。 关键词j 2 m em i d pc c p p 个性化服务服务器交互 北京邮也大学硕上学位论文 英文摘要 r e a l i z e so fj 2 m em u i j i m e d i am o b i l e t e l e p h o n er e a d e ra n di m p r o v e sa n a l y s i s d e s i g n a b s t r a c t w i t ht h ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nd e v e l o p i n ga tt o ps p e e d a n dt h e i n c r e 2 t s i n go fv a r i o u ss e r v i c e s ，a l lo ft h ei n t e m e ts e r v i c e sw o u l db ea p p l i e d i nt h em o b i l ef i e l d b u t ，a c c o r d i n gt h ec o m s n m e rn e e d o rt h ef a c t o rt h a t t h et e r m i n a la b i l i t ys u p p o r to rn o t ，n o ta l lo ft h em o b i l ed e v i c ec a n d e m o n s t r a t et h es a m ei n f o r m a t i o nc o n t e n t w i t ht h et y p e so ft h em o b i l e d e v i c eb e c o m i n gm o r ea n dm o r e ，t h er e q u e s to fi n d i v i d u a t i o ns e r v i c e si s h i g h t h ei n d i v i d u a t i o ni n f o r m a t i o ns e r v i c eb e c o m e sai m p o r t a n td i r e c t i o n t h a tt h en e t w o r ki n f o r m a t i o ns e r v i c ed e v e l o p si nt h ef u t u r e m o b i l et e r m i n a li so n e 虹n do fc o m p l i c a t es y s t e ma d o p t i n gt h e a d v a n c e dc o m m u n i c a t i o np r o t o c o ls t o c k i tn e e d st oc o m m u n i c a t ew i t ha 1 1 k i n d so f n e t w o r ke q u i p m e r i t s ，s u p p o r t i n gf o ra d v a n c e dm u l t i m e i d a a p p l i c a t i o n a n d ，t h e s ef u n c t i o ns h o u l db er e a l i z eu n d e rae m b e d d 。d s y s t e mt h a tr e s o u r c ei sl i m i t e d t h ej a v a t e c h n o l o g yh a sp r o v i d e dt h ea b i l i t yo v e rp l a t f o r m s ，a n dh a s s u p p o r t e d v a r i o u s c o m p o n e n te q u i p m e n t j 2 m ea n dm i d p ( m o b i l e i n f o r m a t i o nd e v i c ep r o f i l e ) c a nr u nt h es a m ea p p l i c a t i o n0 nt h es y s t e mt h a t s u p p o r t e dt h ej 2 m e t h ej a v at e c h n o l o g yh a se s t a b l i s h e dan e wb r a n dd e v e l o p m e n t p l a t f o r mf o rt h ew i r e l e s sd e v i c e ，t h i sp l a t f o r mc a l ls p a no v o rv a r i o u s e q u i p m e n ta n ds y s t e mp l a t f o r m s j a v a sc h a r a c t e r i s t i co fs p a n i n go v e r f l a t f o r m sl e n d st h ej 2 m ea p p l i c a t i o nh a v i n gl o t so fa d v a n t a g el i k ee a s y t r a n s p l a n t i n go v e rv a r i o u sp l a t f o r m s ，l e tt h em o b i l ed e v i c ep l a yw i t h m a x i m a ll a t e n te n e r g y j a v am o b i l et e l e p h o n ei sag o o dr e s o l u t i o nf o r 英文摘要 北京邮电大学硕士学位论文 f u t u r eo f t h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nd e v e l o p m e n t t h i s e s s a y f i r s t a n a l y s e s t h ei m p o r t a n tr o l eo fj 2 m ei nt h e d e v e l o p m e n to fm o b i l et e r m i n a l ，t h ea d v a n t a g eo fc h o o s i n gj 2 m ea st h e d e v e l o p m e n tp l a t f o r mo fm o b i l ea p p l i c a t i o n d e v e l o p e dam u l t i m e d i a t e l e p h o n er e a d e ra p p l i c a t i o no nt h ej 2 m ep l a t f o r m ，a n dc a r r i e do u t r e l e v a n c et h e o r ya n dt h et e c h n o l o g ya n a l y s i s a r e rt h a t ，c a r r i e do u t s y s t e m a t i ca n a l y s i so nt h ec c p pf r a m eb r o g h tb yw 3 c b a s et h e a p p l i c a t i o n ，a c c o r d i n gt h et h e o r yo fc c p p , c a r d e do u tt h ei m p r o v e m e n t a n a l y s i sa n dd e s i g n ，i no r d e rt oa c h i e v et h ee f f e c to fi n d i v i d u a t i o ns e r v i c e k e yw o r i d sj 2 m em i d p c c p pi n d i v i d u a t i o ns e r v i c e i n t e r a c t i v et e c h n o l o g y 声明 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：盔之衄日期：兰! z ：兰：兰 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被 查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、 缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此 规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期：丝! z 垒：兰兰 日期：2 盟墨：兰兰 北京邮电大学硕士学位论文 1 1 课题背景 1 1 1 移动终端的发展现状 第一章绪论 当今在全球信息与通信领域中，无线移动通信的发展之快最引人注目。在中 国，仅蜂窝移动通信用户早已跨过3 亿大关，而在全球1 5 亿的移动用户已成事实。 中国在全球范围内不仅用户数增长最快，而且移动用户与固定电话用户之比的增 长率也是全球第一。 按照无线移动终端的发展历程大致将其分为三类： 第一类是以语音通信为主的手机，也就是我们传统意义上的手机，目前主要 面向低端市场，这类手机的硬件都是围绕一个单一的基带处理器搭建的，该处理 器执行电信和其它简单的应用任务。 第二类是增值业务手机，也叫多功能手机，这是目前需求量最大的手机。这 些手机一般面向特定应用，一个功能强大的基带处理器芯片实现移动终端的主要 功能，如果基带处理器不能满足诸如视频处理等功能，可以配套使用一个应用协 处理器，它面向特定应用。 第三类是智能手机，即高端手机，曾被定义为“拥有操作系统并支持第三方 应用的手机”。这类手机中应用处理器成为系统的核心，而g s m g p p s 等通信 m o d e m 则成为实现连接功能的外设之一，此外还有其它通信外设，如w l a n 、 蓝牙、u s b 等，并且可能提供统一的扩展接口。智能手机通常要采用复杂的嵌入 式操作系统为上层应用提供统一的应用接口。并且，智能手机多备有较大显示屏， 具有计算和文字处理方面的功能。 从移动业务的角度看，目前现有的业务种类已经是琳琅满目，一切互联网上 的业务都在移动通信系统中得到应用，当然，由于现有网络质量和带宽的限制， 它还远不能给用户以有线网络的体验，而且有些业务在目前条件下也只是概念上 的炒作。然而，并非所有的业务都能顺利推出，其中有用户需求的原因，也有终 端支持与否的因素，并非所有终端都能对统一网站的内容正确显示，并非所有手 机都能正确显示同一信息内容而且随着客户端设备的类型越来越多，人们对个 性化服务的要求越来越高，个性化信息服务成为将来网络信息服务发展的一个重 绪论北京邮电大学硕士学位论文 要的方向。 1 1 2 个性化服务 个性化服务是网络又称为个性化定制服务，是根据客户的特性提供具有针对 性的信息内容和系统功能；就是将用户感兴趣的内容提供给客户，在某一特定的 网上功能和服务方式中，由用户自己设定网上信息的来源方式、表现形式、特定 网上功能及其他网上服务方式等。个性化服务，就是针对不同的用户，采用不同 的服务策略和方式，提供不同的信息内容的服务。 在信息发布尤其是大范围的信息发布时，所有的客户端收到的信息都是相同 的，而如果客户端移动设备的硬件或软件类型不适合显示服务器发布的信息，比 如屏幕不够大、不支持某种解码方式等，那客户端在信息的接收上就会受到影响。 至于允许客户端自己选择显示方式，那更是不可能的事情。而且随着客户端设备 的类型越来越多，人们对个性化服务的要求越来越高，这个问题更加突出。于是 人们开始探索客户端与服务器端是否能进行“内容协商”，即客户端通过某种方 式告诉服务器端，客户端的信息表达环境是怎样的，以及客户需要什么样的信息。 w 3 c ( 国际万维网联盟) 的m o b i l e a c c e s si n t e r e s tg r o u p 提出的c c p p ( c o m p o s i t e c a p a b i l i t y p r e f e r e n c 君p r o f i l e ，综合能力偏好文件) 推荐标准就是在这方面最新的 探索成果。c c p p 为“内容协商”提供客户端的框架，指明客户端如何向服务器 提供c c p p p r o f i l e ( 客户端性能和用户选择) ，从而让服务器根据c c p p p r o f i l e 产 生适合客户端的个性化内容，并发送至客户端。 1 1 3 j 2 m e 在移动终端领域的优势与发展 j a v a 语言是由美国s u n 公司在1 9 9 5 年设计的，原是为机顶盒这种嵌入式系 统设计的，但并没有在嵌入式领域得到发展，随着i n t e r n e t 的普及j a v a 占领了p c 端和s e r v e r 端，现在j a v a 又回到了嵌入式领域。为了和p c 端、s e r v e r 端的j a ：v a 相区别，用于嵌入式系统的j a v a 被称为j a v a2m i c r oe d i t i o n ，简称j 2 m e 。针 对有限记忆体，显示和处理能力的设备，主要是消费电子和嵌入式设备领域。 j a v a 是惟一可以在各种操作设备上创建应用的技术。它极大地提高了w 曲 的交互性，使w e b 从单纯的静态文本形式变成了丰富多彩的可执行程序形式。j a v a 的一个重要特点是平台无关性。j a v a 程序均被编译成一种虚拟器代码，在被称为 2 北京邮电大学硕士学位论文绪论 j a v a 虚拟机的解释器上执行，因此只要一个操作系统带有j a v a 解释器，或者 w e b 浏览器带有j a v a 解释器，j a v a 程序就可以执行。j a v a 语言的平台无关性 成功地解决了h t e r n e t 上的异质问题。 移动资讯设备的主要操作系统平台都是开放的，j 2 m e 的标准也是开放的，因 此基本上所有的主要操作系统平台都支持或将支持j 2 m e ，这带来的广阔市场和真 正的“一次编写，到处执行”是任何其他技术无法比拟的。对于开发者而言，可 以不受作业系统的限制，不用担心在这个多边的市场上因平台的变化而影响自己 的应用。 j 2 m e 和m i d p 可在任何被支持的系统上运行同样的应用程序。这样，服务提 供商也可采用来自多个制造商的不同的设备，而无需对每个设备单独进行支持。 j a v a 语言的跨平台特性使第三方软件开发商可以很容易地介入进来开发应 用程序，也可以方便地将应用程序安装部署到移动通信设备上，大大缩短了开发 周期。j 2 m e 提供的h r r p 协议，使移动电话能以c l i e n f f s e r v 盯方式直接访问网络 的全部信息，不同的c l i e n t 访问不同的文件，此外还能访问本地存储区，实现交 互式服务，超出了现在的基于文本的静态内容服务。本课题就是基于j 2 m e 开发的 在移动终端运行的e - - b o o k 阅读器，使用c c p p 理念，设计了一个方案使得移动 终端上的阅读器，达到与服务器交互协商移动终端接收能力的效果更加拓宽了 j 2 m e 在移动终端开发领域中的应用。 1 2 论文成果 本论文分析了j 2 m e 在当前移动终端发展中所具有的重要角色，选择j 2 m e 作 为移动终端软件开发平台的优势。以实际开发的一个基于j 2 m e 平台的手机应用功 能为基础，进行了相关理论和技术的分析。并在此基础上，对w 3 c 提出的c c p p 框架进行了系统的分析，提出了采用c 凹p 思想设计的与服务器交互以进行传输 内容定制的应用方案，达到个性化服务的效果，并针对已开发使用的软件进行了 优化设计。 1 3 论文组织结构 本论文共分为六章，各章节的主要内容安排如下： 3 北京邮电人学硕士学位论文 第一章绪论简单陈述了移动终端在当今社会中的发展，以及选择j 2 m e 作为 移动终端开发的优势，并简要分析了能力协商的需求。 第二章详细介绍了j 2 m e 平台的体系结构。 第三章结合项目内容阐述了j 2 m e 技术在移动终端中的应用。 第四章对c c p p 框架进行了系统的分析。 第五章系统的介绍了采用c c p p 思想设计的终端软件与w e b 应用交互协议。 第六章针对本文做了简要的总结与对下一步的研究工作的展望。 最后是本文的参考文献列表和致谢。 4 北京邮电丈学硕士学位论文j 2 m e 在移动终端中的戍用 第二章j 2 m e 在移动终端中的应用 2 1 移动终端的发展现状 移动终端是一种采用先进通信协议栈的复杂系统，它需要具有与许多网络设 备互操作、支持先进而丰富的多媒体的应用程序。而且，所有这些都必需在一个资 源有限的嵌入式系统的约束条件下实现。 回顾一下移动电话的发展历史，移动电话上应用软件的发展也经历了3 个阶 段。传统的移动电话通常只有通话和短消息功能，只能提供基本的语音服务。随 后移动电话上又增加了一些简单的附加应用，如电话簿和电话铃声编辑功能等。 而现在随着w a p 技术的发展，移动电话增加了访问i n t e r n e t 的功能，使用户可以 直接在手机上以无线方式浏览网页。然而，随着无线i n t e r n e t 新应用的出现，新的 问题也随之而来。 首先面临的是开发瓶颈的问题。目前，手机类嵌入式系统普遍使用c 语言和 专用的实时操作系统，开发速度慢，也没有动态加载应用程序的能力。移动电话 上应用程序的开发变得越来越困难，一方面单纯依靠手机厂商自身的软件开发能 力难以满足市场的需求，而另一方面广大的软件开发商却又无法参与进来，开发 适用于移动电话的应用程序。这无疑极大制约了新应用的推广与普及。 其次，移动电话访问i n t e m e t 只能通过w a p 方式，而w a p 采用b r o w s e r s e r v e r 的方式访问i n t e r n e t 却是功能有限。现在的w a p 解决方案要求手机通过w a p 网关 才能访问i n t e r n e t ，而且只能访问w m l 而不是主流的h t m l ，也不能显示复杂格 式的图形。此外，因为现有的w a p 解决方案不够智能，使无线i n t e m e t 应用受到 了很大的限制。 j 2 m e 的出现则使上述问题迎刃而解。因为j a v a 语言是跨平台运行的，这一 特性使第三方软件开发商可以很容易地介入进来开发应用程序，也可以很方便地 将应用程序安装移植到移动电话上，开发周期也大大缩短，而且还能支持应用程 序的动态下载和升级。j 2 m e 提供了 l t r p 高级i n t e m e t 协议，使移动电话能以 c l i e n t s e r v e r 方式直接访问i n t e m e t 的全部信息。 5 j 2 m e 在移动终端中的戍用北京邮电大学硕士学位论文 2 2j 2 姬概述 随着j a v a 技术的不断发展，它根据市场进一步细分为针对企业网应用的j 2 e e ( j a v a 2 e n t e r p r i s e e d i t i o n ) 、针对普通p c 应用的j 2 s e ( j a v a 2s t a n d a r d e d i t i o n ) 和针对嵌入式设备及消费类电器的j 2 m e ( j a v a2m i c r oe d i t i o n ) 这3 个版本。 j a v a 语言原本是为嵌入式系统设计的，但它却随着i n t e m e t 的发展占领了p c 端和s e r v e r 端。现在嵌入式领域又成为了j a v a 的重要发展机会。用于嵌入式系统 的j a v a 被称为j 2 m e ( j a v a2m i c r oe d i t i o n ) 。与其它版本一样，j 2 m e 拥有j a v a 技术本身的各种特点：在各种产品之间、在任何时间、任何地点、通过任何设备 都能保持内在的一致性；代码具有可移植性；利用同一种j a v a 编程语言；网络传 递极为安全；利用j 2 m e 技术编写的应用程序可升级，可扩展至可运行在j 2 s e 和 j 2 e e 平台。j 2 m e 手机提供了h t t p 高级i n t e r a c t 协议，使手机等移动手持设备能 以c l i e n t s e r v e r 方式直接访问i n t e m e t 的全部信息，不同的c l i e n t 访问不同的文件， 此外还能访问本地存储区，实现交互式服务，超出了现在的基于文本的静态内容 服务。通过g p r s 的应用，使j a v a 技术和j 2 m e 平台得以为无线网络服务带来如 下方便： 1 应用程序可按需下载。用户可根据他们的需要下载应用程序，而不是购买 由设备制造商预装了应用程序的设备。这就保护了用户在无线设备上的投资，并 使运营商强化和扩展了他们的服务。 2 j 2 m e 平台提供了一个类库，它可使应用开发商创建更为丰富的、更直觉 的图形用户界面( g u i ) 。这就使服务提供商可以更好地提供个性化的和多样化的 应用与服务。j 2 m e 平台使网络带宽的应用更为有效。因为，应用程序可以下载到 设备上并在本地运行，这样，仅仅是在数据从服务器上下载时才用到网络带宽。 j a v a 技术提供了跨平台的能力，并支持多种器件设备。j 2 m e 和m i d p ( 移 动信息器件概览) 可在任何被支持的系统上运行同样的应用程序。j a 技术为无 线设备创建了一个全新的开发平台，这一平台可以跨越多种设备和多个系统平台。 这样，服务提供商也可采用来自多个制造商的不同的设备，而无需对每个设备单 独进行支持。 2 3j 2 m e 平台体系结构 6 j 2 m e 平台是由配置( c o n f i g u r a t i o n ) 和简表( p r o f i l e ) 构成的。配置是提供 北京邮电大学硕上学位论文j 2 m e 在移动终端中的戍用 最大范围设备使用的最小类库集合，在配置中同时包含j a v a 虚拟机。简表是针对 一系列设备提供的开发包集合。在j 2 m e 中还有一个重要的概念是可选包( o p t i o n a l p a c k a g e ) ，它是针对特定设备提供的类库。 下图所示的是j 2 m e 体系结构的框图： 图2 - 1j 2 m e 体系结构框图 2 3 1 j i m e 配置( c o n f i g u r a t i o n ) j 2 m e 要支持的硬件平台有很大差异，其中有比较高端的设备，例如电视机的 机项盒、网络电视等；也有比较低端的，像手机、寻呼机等。j 2 m e 将所有的嵌入 式设备大体上区分为2 种：一种是运算功能有限电力供应也有限的嵌入式设备； 另一种是运算能力相对较好，并在电力供应上相对比较充足的嵌入式设备。为了 满足不同硬件的开发要求，2 m e 针对这2 类不同的嵌入式设备，设计了不同的 c o n f i g u r a t i o n 。 c o n f i g u r a t i o n 就是支持一组通用设备的最小j a v a 平台，作为这些设备的最小 公分母来保证不同设备间的平台相容性。c o n f i g u r a t i o n 对不同级别的硬件在所使用 的i v l v l 和基础a p i 集合方面做了规定，同时提供相应的开发基础。 j 2 m e 设计的2 种c o n f i g u r a t i o n ，分别是连接有限设备配置c l d c ( c o n n e c t e d l i m i t e dd o v i c ec o n f i g u r a t i o n ) 和连接设备配置c d c ( c o n n e c t e dd e v i c e c o n f i g u r a t i o n ) 。运算功能有限、功率有限的嵌入式设备c o n f i g u r a t i o n 为c l d c ， 另外一种设备c o n f i g u r a t i o n 为c d c 。c d c 应用于相对内存量较大处理器能力较强 的移动设备，c d c 采用了内存优化的c v i v l ( c o m p a c t v l m m l m a c h i n e ) 虚拟机。c l d c 7 j 2 m e 在移动终端中的应用北京邮电大学硕士学位论文 主要针对更轻便更便宜不能满足c d c 要求的设备，c l d c 采用了更轻便的k v m ( k i l ov m u a lm a c h i n e ) 虚拟机，设计为在较低内存环境下运行。 2 3 1 1 连接设备配置( c d c ) c d c 的硬件参数： 2 m 以上内存。 具有网络连接能力，通常为无线网络。 需要实现i a v a 虚拟机规范的全部功能。 3 2 位或者6 4 位的处理器。 c d c 应用于内存量相对较大、处理器相对比较强的移动设备，主要包括机顶 盒、数字电视、车载计算设备、网络电话和s e r v e r 后端等。这些设备的特点是有 线连接，电源供应稳定而持续，设备资源比较受限。c d c 规范采用了内存优化的 虚拟机，也就是所谓的c v m ，通过它提供等同于标准j v m 的特性。c d c 所包括 的重要特性主要有： 有效地清除和关闭虚拟机，释放存储器及停止线程没有遗漏。 支持j a v a 语言和j a v a 虚拟机的全部特性。 清晰定义了运行时环境各个部分之间的接口，如解释器、垃圾收集等，这样 可以容易地对虚拟机增加新特性。 2 3 1 2 连接有限设备配直( c l d c ) c l d c 的硬件参数： 5 1 2 k b 以下内存，最低1 6 0 i ( b 的内存，其中1 2 8 k b 用于k v m 和运行时库。 有限的用户界面功能。 有限能源供应( 通常使用电池) 。 有限或者间歇的低带宽网络连接。 1 6 位或者3 2 位的处理器 c l d c 的软件需求 一般来说，c l d c 标准规定一个最小的可用主机操作系统或者内核来管理底层 的硬件。这种主机操作系统必须提供至少一种运行j a v a 虚拟机的调度入口。主机 操作系统并不需要支持分离地址空间或者支持进程，也不用承诺任何的实时调度 8 北京邮电大学硕上学位论文j 2 m e 在移动终端中的应用 或者固定的事件响应时间。 c l d c 主要针对那些更轻便、更便宜、小型的、资源较少的、内存仅有1 6 0 5 1 2 k ， 不能满足c d c 要求的设备，主要是无线的手持设备、p d a 或p o s 机。这些设备的 特点是无线连接( 带宽受限，连接时断时续) ，没有稳定的电源供应( 通常使用电池) 和资源极少。c l d c 现在在国内外用得比较广泛的是手机上的使用。 c l d c 的设计目标是定义一个标准的，占用内存极少的平台来满足资源很少的 那些设备的要求。它可以确保动态，安全地将交互式j a v a 应用部署到一些小的设 备上去。确保第三方的应用开发人员可以为别的设备开发应用程序。 c l d c 必须照顾最苛刻的硬件条件，因此去掉了许多重要的类和特征，只保留 了最核心的一些基本类。例如r m i 和映射因需要内存太多而被舍弃，错误处理要 求的代价太高，也被删除了。许多设备不能支持浮点数，更不用说双精度类了。 还有许多设备没有或不提供访问一个文件系统的功能或权限。不过对于那些能够 支持更多特征的设备，它们所需要的这些功能或者超出标准j 2 s e 要求的功能，都 可以由针对此类设备的p r o f i l e 来补充。 使用c l d c 技术有很多优点： ( 1 ) 跨平台，这点保留了j a v a 一贯的特点，应用程序不会随着平台差异而产 生变化。 ( 2 ) 动态性，这点也是很吸引人的，可以根据需要下载自己喜欢的应用程序 和服务，并且可以和其它的c l d c 设备通信。 ( 3 ) 安全性，j a v a 本身的特点造就了这一特性。低端的基于虚拟机的安全性 由下载时对c l a s s 文件的审核步骤( 当源程序被编译后，必须被预审核器预审核，然 后才能被下载到目标设备上去。) 来保证。基于应用程序的安全性通过使每个应用 程序分别运行在相对独立的封闭环境中来保证，并且处于被保护的系统p a c k a g e 中 的类不能被应用程序重载。 2 3 2j 2 m ep r o f f i e 应用的可移植性是j a v a 在桌面计算机和企业服务器市场上最重要的优点。同 样，在消费类设备中j 2 h e 的价值所在的关键点依然是它的可移植行。不过，在消 费类设备中，对于可移植性的要求同桌面和服务器市场中的要求完全不同。在大 多数情况下，消费类设备在内存大小、网络和用户界面的处理能力方面有着相当 大的差异，使得很难用于一种解决方法来支持所有的设备。 般来说，消费类设备市场并非是相似的，最终用户也是不期望或者要求通 9 j 2 m e 在移动终端中的应用北京邮电大学硕 ：学位论文 用的应用可移植性。相反，从消费者的角度来看，应用在相同的产品家族中做到 理想的完美可移植就可以了。消费者将会期望应用可以在一个设备家族中移植。 例：股票经济人希望同样的股票交易软件能工作在不同的手机上，即使手机是由 不同的制造商生产的。 另一方面，消费者并不希望股票交易软件能正常运行在洗衣机上或电动玩具 上，也就是说，跨不同设备家族的应用程序的可移植性并不重要。此外，这种设 备家族的分割还有一个很重要的经济原因：消费类设备在成本和方便实用性方面 的竞争非常激烈。这些因素会直接影响到消费类设备的物理尺寸、重量、处理器 性能、存储器容量和电能消耗( 使用电池供电的设备) 。 消费者总喜欢选择那些恰好能满足他们需求的产品，对那些包括许多不需要 的功能的多功能但价格昂贵的设备并不感兴趣。因此，j 2 m e 提供了描述的概念， 使得可以为特定的设备家族定义相同的j a v a 平台。描述可以满足两种明显不同的 可移植性需求。描述为在一个特定的设备家族实现应用提供了完整的工具，比如 传呼机、机顶盒、移动电话、洗衣机或智能玩具。可以创建一种描述来支持重要 的、一致的一组应用，这些应用可能会在几种不同的设备上运行。例如：尽管机项 盒、传呼机、移动电话、洗衣机之间的区别很大，完全有理由为每一类设备定义 一个单独的描述，但是这些设备之间实现可移植性对于一些很有用的应用如个人 信息管理、家庭银行等应用来说是非常有利的。这可以通过为这些类型的应用创 建单独的描述来实现，只要确保每个目标设备的针对特定设备的描述也可以对这 个新的描述提供很好的支持就行了。 一个单一的设备可以支持几个描述。这些描述中的一些可能是面向设备的， 而另一些可能是面向应用的。一个为特定的描述编写的应用程序只能使用该描述 所定义的特征。虽然制造商可以选择他们的产品将支持哪些描述，但是一旦做出 了选择，他们的产品就必须实现所选择的所有描述特征。对消费者来说，这种观 点的价值就在于为一种特定的描述写的应用程序可以在任何支持这种描述的设备 上运行。 c d c 和c l d c 仅仅是对各类设备中最具共性的配置提供了基本的功能集合。 因此，在c o n f i g u r a t i o n 的基础上，又提出了p r o f i l e 的概念。简表( p r o f i l e ) 是以配置 为基础的是一种说明，它详细描述了架构在配置之上并使用配置的一系列a p i 。 有了p r o f i l e 以后，才真正有了可以建立一个可运行j 2 m e 应用程序的完整环境。 简单的说，描述就是应用软件和市场的设备家族之间的协议。处于同一个设 备家族中的所有设备都必须实现其描述所定义的特征，并且要求应用只使用这个 1 0 北京邮电大学硕上学位论文j 2 m e 在移动终端中的应用 特定描述所提供的功能。因此，过这个描述就可以在应用和设备之间实现可移植 性。新的设备就可以直接使用大量的、常见的应用软件。最重要的一点是新的、 更吸引人的应用软件( t g 许根本就没有被设备制造商和描述定义者所预见) 可以动 态地下载到已经存在的设备上使用。在现实层次上，描述被简单地定义为应用在 特定配置上的j a v a a p i 和类库的集合，同时为市场中特定的设备家族提供了附加 的面向特定领域的功能。 如果说配置为应用程序提供了基础，那么p r o f i l e 则提供了应用程序的框架。 p r o f i l e 定义了一整套j 2 m e 应用程序可用的a p i 类而且专门针对给定配置创建。 s u n 推出了2 种可用的参考j 2 m ep r o f i l e ：基础( f o u n d a t i o n ) p r o f i l e 和移动信息设备 p r o f i l e ( m i d p ：m o b i l ei n f o r m a t i o nd e v i c ep r o f i l e ) 基础p r o f i l e 主要用于c d c 配置， 因而其虚拟机几乎等同于标准的虚拟机。这意味着，使用基础p r o f i l e 的开发人员 必须访问完整实现的j 2 s e 特性集。 2 3 2 1m i d p ( m o b i l ei n f o r m a t i o nd e v i c ep r o f d 曲 m i d p ( m o b i l ei n f o r m a t i o nd e v i c ep r o f i l e ) 是移动信息设备规范的简称，是一个 j a v a a p i 集合，连同功能较低的c l d c 配置一起为开发移动设备应用程序提供开 发者最可能用到的j a v a 平台。它构建在c l d c 之上，为那些运行在像移动电话 和登录级p d a 这样的设备上的应用提供完整的】2 m e 运行时环境。m i d p 致力于 解决像用户界面、持久存储、联网和应用程序生命周期这样的问题。规范具体定 义了j 2 m e 适用的硬件和软件框架，并提供了这个框架要实现的基本功能及其标准 接口；而应用开发者就可以基于这个框架开发出各种应用。它是第一个制订完成 的p r o f i l e ，也是第一个可供使用的j 2 m e 应用程序运行环境，它处理诸如用户界面、 持久存储和联网这样的问题。m i d p 支持j 2 s e 类库的有限子集而且为在c l d c 配 置上使用定义了定制的用户接口和输入输出类。 m i d p 硬件需求： 移动信息设备的硬件要求很简单，主要有以下几点： 单色或彩色显示器，最小尺寸9 6 5 4 像素； 用户的输入机制：电话小键盘或触摸屏； 双向、无线、可间断、带宽有限的网络连接能力； 最少1 2 8 k b 永久存储空间用于m i d p 系统软件，8 k b 用于应用程序定义的存 储空间，3 2 k b 内存用于j a v a 运行时堆的使用。 j 2 m e 在移动终端中的戍用北京邮电大学硕士学位论文 m i d p 软件需求： 支持m i d p 的设备应该能做到以下几点： 管理硬件的最小内核( 即处理中断、异常和小型调度等) ，并能提供运行k v m 虚拟机的线程； 提供读写永久存储空间，可以访问无线网络，可以显示输出等； 能接受按钮或触摸屏事件的触发功能； 提供基于时间操作的基本机制，以支持持久存储操作； 实现m i d p 应用程序的生存周期即安装、选择、启动、关闭和删除的管理。 2 3 2 2m i d p 规范覆盖的范围 移动信息设备描述规范是设计用来扩展受限连接设备( c l d c ) 规范的功能范 围的。m i d p 规范定义了对于不同的移动信息设备来说通用的最小功能集合，以获 得更强的移植特性。它包括： 应用程序生命周期( 定义m i d p 应用程序的语义以及它是如何被控制的) ； 用户界面或u i ( 包括显示和输出) 支持； 持久存储支持； 网络支持； 即时支持。 由于同样的原因，一些领域内的功能没有在m i d p 规范内定义，这些功能包 括： ( 1 ) 系统级的a p i ：m i d pa p i 的重点是应用开发，而不是系统编程，因此与 系统接口相关的低级a p i ，比如电源管理、语音编解码都不在m i d p 中定义。 ( 2 1 应用程序发布和管理：这里都假定m i d p 兼容的设各将支持动态应用软件 下载，由于全球无线基础结构多样性，要指定应用程序如何下载是不现实的。例 如：在低带宽无线网络种，使应用程序通过无线链路传递到设备上可能是不可行 的。相反，这些设备可以选择应用程序通过串行链路或其他物理链路传递。不过 前面所假定的网络功能是运行于移动信息设备上的应用才会能够允许通过特定网 络a p i 直接访问i n t e r n e t ，应用程序如何实际存储或安装到移动信息设备上不在 m i d p 规范讨论范围内。由于具有完全功能层级文件系统的移动信息设备，存储和 安装都很容易实现。另一方面，对于没有文件系统的设备，应用软件的存储则有 北京邮电大学硕上学位论文 j 2 m e 在移动终端中的应用 很多问题。 ( 3 ) 低级安全：低级安全功能保证错写或恶意的j a v a 类不会破坏移动信息设 备的j a v a 虚拟机和其他应用软件。除了c l d c 中所提供的安全机制外，m i d p 规 范没有额外的低级安全特征。 ( 4 ) 应用级安全：应用程序级安全功能定义了应用程序可以访问哪些a p i 除了 c l d c 所提供的一些安全特征外，m i d p 没有额外的应用级安全特征，只定义了一 个应用程序模型。 ( 5 ) 端到端的安全：端到端的安全功能要通过类似加密的手段建立一种安全模 型，保证从m d 上发起的传输，在传输的整个过程中的各个环节都受到保护。由 于世界上无线网络基础结构的多样性，m i d p 专家组发现制定一个单独的终端安全 机制是不可能的。 2 3 2 3m i d p 应用程序体系结构 移动信息设备专家组的目标是为移动信息设备的开发者创造一个开放的、第 三方的应用开发环境。大多数符合m i d p 规范的设备都是当今市面上见得到的设 备，下图说明了m i d p 怎样嵌入设备。注意：不是所有的实现了m i d p 规范的设 备都拥有图中所示的全部组成元素，也不表明所有设备都必须象图中那样排列软 件层次。 图2 2c l i ) c m i d p 的结构 上图中，最底层的部分代表移动信息设备硬件，比如手机。在硬件设备层之 j 2 m e 在移动终端中的应用 北京邮电大学硕士学位论文 上是本地系统软件，这一层包括操作系统所需要的库文件。 再向上一层，是c l d c 层。这一层代表k v m 和由c l d c 规范定义的相关库 函数。其中，k v m 是为j a v a 应用程序提供了运行时的环境。c l d c 规范定义了 相关库函数提供的最底层的j a v a 功能，高级的j a v a a p i 可以构筑在其上，它为 无线应用提供了核心的a p i 函数。 在c l d c 之上有两种a _ p i ，第一种m i d p a p i 是：m i d p 规范所定义的a p i 。 向应用程序提供g u i 类库、持久存储类库、网络类库和时钟库等。第二种是o e m ( o r i g i n a le q u i p m e n tm a n u f a c t u r e r ) 特定类：由于在m i d p 范围内的设备有广泛的 差异，m i d