1、 嵌入式 Java 运行平台数据库引擎的应用研究嵌入式 Java 运行平台数据库引擎的应用研究嵌入式系统论文 嵌入式 Java 运行平台数据库引擎的应用研究摘要：介绍某嵌入式 Java 运行平台的总体框架；在此基础上，详细讨论为该平台开发的数据库（DB）引擎组件的框架和结构组成，描述该组件实现的 SQL 子集和数据表达方式以及逻辑算法的设计思路；提出该组件今后的改进设想。 关键词：数据库引擎 Java 嵌入式系统引言随着嵌入式系统 CPU 硬件从 8 位到 32 位的发展，嵌入式系统软件的开发环境也得到迅猛的发展，编程语言从 10 多年以前的汇编为主流发展到现在 C、C+、Java 为主流。另
2、外，面向对象设计技术、组件技术等在嵌入式系统软件设计中的应用也日益引起人们的重视。在嵌入式系统软件开发领域，Java 是一门较新的异军突起的编程语言。其优点是语言本身简洁优美，完全按照面向对象思想设计，并且语言引入许多较为先进的特性，如多线程、自动内存管理和垃圾回收，非常适合于大规模复杂软件系统的开发。其不足点是与硬件结合不够紧密，同时代码运行速度较慢。此外，对于内存的使用，程序难于管理和控制。由于采用 Java 编程具有如上所述的众多优点，越来越多的嵌入式系统采用 Java 技术来构造软件系统。本文在介绍基于日本某自动售货机产品的控制板的 Java 运行平台基础上，详细讨论笔者为其平台开发的
3、 DB 引擎的组成和设计思路。1 Java 运行环境平台图 1 所示为 Java 运行环境的总体框架示意图。本系统为克服 Java的解释执行机制所引起的执行速度慢的问题，在硬件上采用了 Sun公司开发的 Pico Java 芯片。它能够直接执行 Java 的二进制代码，使Java 的执行速度提高一个数量级以上。在硬件层的上面是 OS 层，本系统采用的是 ITRON（日本东京大学坂村键教授设计的一种嵌入式操作系统，虽然在日本以外的市场影响不大，但在日本本地市场，占有率达 90%以上）。由于 ITRON 规格制定得比较早，并且为兼顾低端嵌入式应用的场合，ITRON 总体上功能比较简单，并未把诸如T
4、CP/IP、文件系统等内容包含在其里面，因此与嵌入式 Linux 等不一样的是，TCP/IP、文件系统是以独立的组件形式存在的。在 OS层的上面是 JVM 层。与其它一般 Java 虚拟机不同的是，本系统的Java 执行代码不需要由 JVM 解释执行，而是由 CPU 硬件直接执行。在 JVM 的上层是自动售货机的基础平台类库和公共组件层。本文介绍的 DB 引擎组件正是处于这一层。该层的上面是应用程序层，用于实现自动售货机的各种控制、管理机能。2 嵌入式系统 DB 引擎2.1 DB 引擎组件的引入众所周知，在台式机领域，DB 是一个十分关键的基础软件。以往嵌入式系统的软件可能更侧重于与硬件的交互
5、与控制，但随着对嵌入式系统功能需求的日益复杂化，嵌入式系统软件中，信息、数据的保存与管理的比重也日益增加。在这样的背景下，嵌入式系统软件开发中，通过引入 DB 组件，对实现软件整体框架结构的组件化与简单化，有着十分明显而重要的意义。2.2 DB 引擎组件的总体框架如图 2 所示，将整个 DB 组件设计为 3 层结构，分别为 JDBC 接口层、SQL 解释层和动作执行层。这 3 层之间呈单向依赖关系。也就是说，SQL 解释层依赖于动作执行层，但动作执行层不依赖于其上面的两层，可以单独存在而直接被使用。如果用户以使用方便为主要目的，可采用完全配置方式，应用程序通过 JDBC 接口层存取数据。反之，
6、如果用户对空间和效率要求较高，可仅配置动作执行层组件，应用程序直接调用动作执行层的 API 进行数据的检过和更新等操作。（1）JDBC 接口层如前文所述是可选组件，旨在为应用程序提供一个标准的 DB 调用接口。（2）SQL 解释层本 DB 组件实现的 SQL 解释层，只实现了标准 SQL 的一个小子集，主要完成 select、delete 、insert、update、create table、drop table等功能。其中数据操作语句（select、delete、insert、update）的解释要点之一是 pare := =!= = =setlist := setitem , setit
7、em , setitem 统计函数名 ：=MINMAXCOUNTSUM统计函数 ：= 统计函数 （ field ）统计 list := 统计函数 ， 统计函数 ， 统计函数 数据类型 ：=INTUNMBERCHARDATEtable table table illis();/由于可能出现在.currentTimeMillis();if(t2-t1 DBError.TIMEOUT)break;/发生超时退出循环情况，抛出例外if(isLocked)throe);/设定锁定标志isLocked=true;/表打开操作/参数 ro 只读打开标志void open(Boolean ro)thromit
8、 与 rollback 事务处理。能够在如此微小的 DB 组件实现事务处理，主要得益于上述的 Session 管理框架。在 Table 类 commit 与 rollback 处理基础上，当一个 Session 执行commit 或 嵌入式 Java 运行平台数据库引擎的应用研究嵌入式系统论文 嵌入式 Java 运行平台数据库引擎的应用研究 rollback 操作时，对包含在打开列表中的每个 Table 实例，调用执行相应的 commit 或rollback 处理即可。3 结语与展望本 DB 组件已实际运行了大约两年时间。这期间除了对该组件进行一些功能追加以外，主体框架上基本保持不变，从而在一
9、定程序上表明了该设计框架的可行性和合理性。该组件编译以后，class 文件形成的 jar 包大小约为 68KB，短小精度悍，便于使用。当然，该DB 组件目前仍然存在一些不足：首先，较为关键的一点是速度问题。一直以来，Java 的执行速度问题就是受批语的缺点所在，因此采用它实现自然也避免不了这人瓶颈。今后改进的思路之一是，将其中Java 处理效率不高的部分移出 Java，采用 C 实现；二者通过 JNI 手段加以连接，以提高总体的运行速度。第二点需要改进的地方是表锁定的粒度问题。由于目前只能整个表进行锁定，并且不区分读锁定与写锁定，因此粒度较粗。虽然这样实现起来较为简单，但在多任务处理环境中可能增加不必要的时间等待。最后，JDBC 接口的实现目前还不完全，需要加以完善。
