Java虛擬機(jī)用于數(shù)字電視機(jī)頂盒的研究

【中國(guó)數(shù)字視聽(tīng)網(wǎng)訊】隨著有線廣播電視網(wǎng)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，利用有線電視網(wǎng)絡(luò)作為傳輸平臺(tái)的數(shù)字電視機(jī)頂盒除了能夠讓用戶在現(xiàn)有模擬電視機(jī)上觀看數(shù)字電視節(jié)目之外，廣播和交互式多媒體應(yīng)用功能的要求也應(yīng)運(yùn)而生，互動(dòng)電視成為數(shù)字電視發(fā)展的方向。

引言

眾多程序員熟悉的為網(wǎng)絡(luò)廣泛運(yùn)用的Java語(yǔ)言能很好地滿足機(jī)頂盒一些服務(wù)應(yīng)用的要求，因此提出了包含Java虛擬機(jī)的數(shù)字電視機(jī)頂盒中間件的系統(tǒng)架構(gòu)，該虛擬機(jī)用來(lái)執(zhí)行Java應(yīng)用程序，并且中間件將應(yīng)用程序和底層操作系統(tǒng)、硬件細(xì)節(jié)隔離開(kāi)，使上層的數(shù)字電視的服務(wù)應(yīng)用不必考慮過(guò)多的底層細(xì)節(jié)。本文主要介紹了J2ME中主要用于數(shù)字電視領(lǐng)域的CDC的移植，其中又著重介紹了本地方法(nativemethod)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

結(jié)構(gòu)及工作原理

Java虛擬機(jī)工作原理

圖1Java虛擬機(jī)的工作過(guò)程

Java虛擬機(jī)處于機(jī)器和編譯程序之間，在任何平臺(tái)上都提供給編譯程序一個(gè)共同的接口。Java源程序經(jīng)過(guò)編譯器編譯后變成字節(jié)碼，字節(jié)碼由虛擬機(jī)解釋執(zhí)行，虛擬機(jī)將每一條要執(zhí)行的字節(jié)碼送給解釋器，解釋器將其翻譯成特定機(jī)器上的機(jī)器碼，然后在特定的機(jī)器上運(yùn)行。

Java虛擬機(jī)的主要任務(wù)是裝載class文件并且執(zhí)行其中的字節(jié)碼。Java虛擬機(jī)包含一個(gè)類裝載器，它可以從程序和API中裝載class文件。字節(jié)碼由執(zhí)行引擎來(lái)執(zhí)行，具體過(guò)程如圖1所示。

Java虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)

類裝載器的體系結(jié)構(gòu)是Java虛擬機(jī)在安全性和網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性上發(fā)揮重要作用的一個(gè)方面，圖中所示的類裝載器可以包含多個(gè)類裝載器的子系統(tǒng)，Java應(yīng)用程序能夠在運(yùn)行時(shí)決定需要安裝的類，并且將被不同的類裝載器裝載的類存放在不同的命名空間。

執(zhí)行引擎處于Java虛擬機(jī)的核心位置，它的行為由指令集所決定，其主要作用就是解釋字節(jié)碼(即運(yùn)行經(jīng)過(guò)編譯后的Java程序的class文件)，不同的執(zhí)行引擎實(shí)現(xiàn)可能非常不同。由軟件實(shí)現(xiàn)的虛擬機(jī)的執(zhí)行引擎分為一次性解釋字節(jié)碼、即時(shí)編譯器和自適應(yīng)優(yōu)化器，由硬件芯片構(gòu)成的虛擬機(jī)用本地方法執(zhí)行Java字節(jié)碼，它的執(zhí)行引擎是內(nèi)嵌在芯片里。

Java虛擬機(jī)相當(dāng)于一個(gè)堆棧計(jì)算機(jī)，它在指令間傳送信息時(shí)不使用任何物理寄存器，而使用堆棧的幀來(lái)表示方法的狀態(tài)、字節(jié)碼的操作對(duì)象、方法的參數(shù)空間及局部變量的空間，它的“程序計(jì)數(shù)器”為一個(gè)偽寄存器，是當(dāng)前所執(zhí)行指令的字節(jié)碼數(shù)組的一個(gè)指針。