Java虛擬機(jī)異常機(jī)制及其實(shí)時性的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、Java語言的面向?qū)ο蟆⒖缙脚_、語言級并發(fā)支持、安全等特性不僅使它在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，也引起了嵌入式領(lǐng)域研究人員的高度重視，Sun公司希望能將Java語言改造成實(shí)時系統(tǒng)開發(fā)的主流語言來提高開發(fā)效率及增加系統(tǒng)安全性。 傳統(tǒng)Java技術(shù)應(yīng)用于實(shí)時系統(tǒng)的主要不足之處表現(xiàn)為：由于Java虛擬機(jī)是在運(yùn)行中對引用到的類進(jìn)行動態(tài)裝載、解析和連接，影響了系統(tǒng)的實(shí)時性。垃圾收集器(GC)的自動運(yùn)行導(dǎo)致了任務(wù)執(zhí)行時間的不可預(yù)測性。Java語言

2、規(guī)范和Java虛擬機(jī)規(guī)范討論線程調(diào)度的地方非?；\統(tǒng)，導(dǎo)致在不同虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)中線程調(diào)度特性表現(xiàn)不一致。 在異常方面，由于Java虛擬機(jī)本身在異常表方面設(shè)計不合理，使得異常表的查詢時間中包含了很多次的進(jìn)棧出棧操作，造成了每次查詢異常表的時間波動過大，不符合實(shí)時系統(tǒng)的要求。對于虛擬機(jī)的中斷機(jī)制來說，現(xiàn)有的interrupted中斷機(jī)制并不能完全解決已經(jīng)出現(xiàn)的問題。這就使得我們對Java虛擬機(jī)提出了更高的要求。 針對傳統(tǒng)Java技

3、術(shù)在實(shí)時方面的不足，Sun公司聯(lián)合IBM、Microware等公司制定了實(shí)時Java規(guī)范(RTSJ)，為實(shí)時Java平臺的實(shí)現(xiàn)提供了參考。實(shí)時Java規(guī)范在內(nèi)存管理、線程調(diào)度、異步事件處理、異步控制轉(zhuǎn)移等多個影響實(shí)時性的方面進(jìn)行了擴(kuò)展，使得Java能夠適用于實(shí)時系統(tǒng)。 論文主要的研究內(nèi)容是如何用軟件的方式改進(jìn)傳統(tǒng)的Java虛擬機(jī)，使其克服異常拋出時間波動過大對實(shí)時的不利影響。 首先，詳細(xì)分析Java虛擬機(jī)的異常處理機(jī)制，

4、找出其影響實(shí)時性的不足之處。針對此不足，提出一種新的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)代替虛擬機(jī)嵌套在Java棧中的異常表，使其查詢異常表的時間基本隨著異常表的長度呈線性改變。通過對五種不同異常的測試，說明此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運(yùn)用可以提高虛擬機(jī)的運(yùn)行效率和實(shí)時性。 其次，由于RTSJ為了提高線程中的互相控制與限制，提出了ATC機(jī)制的概念，其間涉及到很多線程之間的信息的交互。為了在虛擬機(jī)中模擬出ATC機(jī)制的基本效果，提出了一個新的方法，在虛擬中的內(nèi)存中開辟一段