J2ME开发初探

摘要：本文是J2ME开发的入门性文章，从零开始介绍了进行J2ME开发首先需要了解的一些东西。阅读本文几乎不需要相关的基础知识。

1.1.        J2ME简介

J2ME是Java 2 Platform, Micro Edition的简称。它是Sun Microsystems公司在Java的品脾之下的四种平台之一，其他三种分别是J2SE, J2EE和Java Card。J2ME的目标是消费类设备和嵌入式设备市场，包括各种电子产品，比如手机、PDA、传呼机、机顶盒等等。J2ME的开发进程同样由JCP（Java Community Process）来负责。

J2ME继承了Java优秀的跨平台兼容性，这是它与其他无线开发技术相比的优势之一。它为创建小型设备上的各种应用程序提供了完整的解决方案。

1.2.        J2ME总体架构介绍

J2ME架构如下所示：

各种Profile（MIDP，Foundation profile，KJava等）

各种Configuration（CLDC/CDC）

各种Java虚拟机（KVM/CVM）

主机操作系统

其中各种Java虚拟机，Configuration以及Profile构成了J2ME程序完整的运行时环境。

由Configuration决定了相应的Java虚拟机。比如CDC Configuration决定了CVM。而Profile则是一组位于Configuration之上的API，为开发特定领域的应用提供支持。

此外，还有一些开发和部署各种应用的工具。

1.2.1.    Configuration介绍

划分Configuration的主要依据是目标设备的处理器能力和内存容量，而与其网络连接的类型和速度无关。这样做的理由之一就是，即便各种小型设备在功能和形式等方面大相径庭，但是它们通常使用相似的处理器和数量接近的内存，所以以此为依据，对它们进行横向的分组是比较合理的。

目前J2ME的两种标准Configuration是：

l         CDC（Connected Device Configuration）

l         CLDC（Connected Limited Device Configuration）

1.2.1.1.        CDC

    CDC的目标设备为间歇性的连接到网络的设备，比如机顶盒，汽车导航系统等等。相对来说，它要比CLDC的覆盖范围更广一些，其目标的处理能力也更强大一些。CDC包含功能完整的Java虚拟机，与J2SE当前使用的虚拟机类似。

以下列出了部分官方J2ME规范定义的CDC设备资源需求：（请以JCP网站上最新的相应规范为准）

l         具有32位处理器

l         具有2M以上内存供Java使用

l         连接到网络，通常是无线间歇连接，而且具有有限的带宽。

l         用户界面不是必须

l         其他的要求…….

1.2.1.2.        CLDC

    CLDC Configuration的应用更为广泛一些，它的目标设备主要包括手机，PDA，掌上电脑等等。其处理能力比CDC设备要相应的弱一些。

以下列出了部分官方J2ME规范定义的CLDC设备资源需求：（请以JCP网站上最新的相应规范为准）

l         具有160K到512K以上内存供Java使用

l         具有有限的电源（通常是用电池来供电）

l         连接到网络，通常是无线间歇连接，而且具有有限的带宽。

l         用户界面不是必须

l         其他的要求…….

 

需要注意的是，区分这两种Configuration的主要依据应该放在处理能力，内存量，是否使用电池等。而不是其网络连接的类型和速度。而且这两种规范之间的界限也越来越模糊了。

1.2.2.    虚拟机介绍

    如前所述，Configuration定义的功能决定了相应的虚拟机。所以目前有两种虚拟机：

l         KVM（Kilo Virtual Machine），对应于CLDC

l         CVM，对应于CDC

1.2.2.1.        KVM

    KVM专门为资源受限的小型设备所设计。它来源于Sun研究院的“Spotless”工程。KVM是符合JVM规范的虚拟机，除了在为满足某些特殊的需求而背离JVM规范之外。

1.2.2.2.        CVM

    CVM用于处理能力较强的消费类和嵌入式设备，它支持Java 1.3虚拟机的全部功能。

1.2.3.    Profile介绍

Profile定义了应用程序所支持的设备类型，为特定域的应用开发提供支持。J2ME目前已经包括了多种Profile，比如MIDP，PDA Profile，KJava, Foundation Profile等等。以下只介绍MIDP。

1.2.3.1.        MIDP

    MIDP即Mobile Information Device Profile，它提供了移动设备使用的API，比如手机。它定义了用户界面，网络以及持久存储等相关的类。运行于MIDP下的应用称为MIDlet。后续的示例程序就是一个MIDlet。MIDP允许把新的应用程序下载到用户设备上，比如下载一个小游戏到手机上面并运行。

1.3.        搭建简单的开发环境

本文只介绍基于Sun提供的J2ME无线开发工具包的开发活动。不包括与各种IDE的配合使

用比如JbuilderX等等。也不包括其他厂商提供的开发包的介绍，比如Nokia S40系列的开发包。您有兴趣的话，可以参考其他资料自行学习。

1.3.1.    下载JDK和J2ME无线开发工具包（WTK）

这些都可以到Sun的官方网站免费得到，安装也很方便。本文基于JDK1.4.2和WTK1.0.4。您可以下载更高版本的开发工具。

本文的安装路径为：

C：/jdk142以及C：/wtk104，您可以根据自己的情况合理更改。

1.3.2.    设置环境变量

在Windows 2000和XP上面，通常可以这样设置：右击我的电脑—>属性—>高级—>环境变量—>系统变量，然后添加JDK和WTK的路径即可，也就是将C：/jdk142/bin以及C：/wtk104/bin添加到PATH变量的后面即可。

验证以下是否设定正确，可以在命令行输入WTK包含的preverify命令。如果系统提示找不到命令，则说明没有设定好，反之则已经设定好了。

此外，设置如下的环境变量，可以方便在命令行上编译和运行J2ME程序。

变量J2MEWTK_HOME 设定为：C:/wtk104

变量MIDPAPI 设定为： %J2MEWTK_HOME%/lib/midpapi.zip

变量J2MECLASSPATH 设定为：

%J2MEWTK_HOME%/wtklib/kenv.zip;%J2MEWTK_HOME%/wtklib/kevm.jar;%J2MEWTK_HOME%/wtklib/lime.jar

在Windows 2000和XP上可以参考上诉方法，添加相应的变量即可。

1.4.        一个简单的Midlet示例

从伟大的“K&R”开始，“Hello World”几乎成了入门必修课。呵呵，我们也顺其自然吧。本文先列出代码，并适当的讲解以下，然后讲述如何编译和运行它，然后讲述一些其他的知识。

代码如下：

//HelloWorld.java

 

import javax.microedition.midlet.*;

import javax.microedition.lcdui.*;

 

public class HelloWorld extends MIDlet {

   

    //MIDlet 的显示

    private Display display;

   

    //用于显示"Hello World"字样

    private TextBox box = null;

   

    //Constructor

    public HelloWorld()

    {

        box = new TextBox("Hello World", "Hello World", 20, 0);

    }

   

    //MIDlet应用程序生命周期管理方法之一，负责激活MIDlet

    public void startApp()

    {

        display = Display.getDisplay(this);

        display.setCurrent(box);

    }

   

    //MIDlet应用程序生命周期管理方法之一，负责暂停MIDlet，本例无需如此

    public void pauseApp()

    {

    }

 

    //MIDlet应用程序生命周期管理方法之一，负责释放资源

    public void destroyApp(boolean unconditional)

    {

        box = null;

    }

}

下面对代码进行分析。

该类继承了javax.microedition.midlet.MIDlet类。该类是J2ME中所有MIDlet的父类。

Display类来自javax.microedition.lcdui.Display。代表了MIDP设备的显示器。可以通过Display类的静态方法getDisplay()获得显示器，并通过静态方法setCurrent()使得HelloWorld MIDlet可以在设备上显示“Hello World”字样。

TextBox是字符串“Hello World”的载体，它在构造函数中被实例化。

startApp()，pauseApp()和destroyApp(boolean unconditional)是应用程序管理系统（Application Management System）用来管理MIDlet的执行的，称它们为应用程序生命周期管理方法。开发过Applet的读者，可以与Applet的start()，stop()和destroy()相类比。应用程序的有三种可能的状态：运行状态，暂停状态和销毁状态。这些状态和方法之间的转换关系如下：

l         public void startApp() ：MIDlet从暂停向运行状态转变时，需要调用这个方法，通常会初始化运行MIDlet的所需的所有对象，并设置当前的显示器。需要注意的是，该方法可以多次被调用，所以对于那些仅需一次初始化的程序，不要放入这个方法里，而是放到MIDlet的构造函数里。

l         public void pauseApp() ：MIDlet从运行转向暂停时，需要调用这个方法。一般会执行暂停当前运行的所有线程等活动。

l         public void destroyApp(boolean unconditional) ：当应用程序不再需要，而要进入销毁状态时，需要调用这个方法。它将释放应用程序的全部资源。既可以从暂停状态转到销毁状态，也可以从运行状态转到销毁状态。

1.4.1.    编译

    为了方便起见，将本程序源文件置于C：/. 。先在这个目录下建立一个tmpclassess目录，以备后用。

       使用命令行，输入以下命令编译程序：

javac -d tmpclasses -bootclasspath %MIDPAPI% -classpath %J2MECLASSPATH% HelloWorld.java

       该命令编译上诉程序，并在tmpclasses目录下创建HelloWorld.class文件。-bootclasspath 和-classpath的作用是设置正确的启动路径和类路径，从而只使用J2ME的类。

1.4.2.    预验证

在J2SE环境下，只需类文件即可运行Java程序，但是在J2ME环境下，还需要有预验证这一

因为出于安全的考虑，任何进入运行时的class文件，都要经过Byte Code验证器（Byte Code Verifier）的验证，以保证程序代码安全有效。比如：不会溢出堆栈，不包含恶意代码，经过了合理的初始化等等。只有通过了审核的代码，才会被JVM执行。这对于普通应用程序的执行环境来说，是可以接受的硬件要求。但是对于像CLDC这样的设备来说，它们的资源太受限了。如果期望在运行时执行同J2SE VM一样的验证程序，是不现实的。因此，我们需要把大部分的验证工作交给开发MIDlet程序的机器来完成，而MIDlet的目标设备只需执行很少的验证工作即可。这就导致了预验证步骤的出现。

       在预验证的过程中，会在class文件中加入一些特殊的符号，用于简化目标设备的验证工作。

       预验证之前，可以创建一个classes目录，用于保存验证通过的class文件。具体的命令如下：

preverify -classpath %MIDPAPI%;tmpclass -d classes tmpclasses

1.4.3.    创建jar文件

首先进入classes目录，然后执行：

jar cvf HelloWorld.jar HelloWorld.class

       这会把程序包含的所有类和资源压缩到JAR文件，并为其创建打包清单。

1.4.4.    创建jad文件

JAD（Java Application Descriptor）文件，用于描述该JAR文件包括的程序的一些属性，比如

大小等等。在实际部署时，该文件会先被下载到目标设备上，由目标设备的应用程序管理系统（Application Management System）来处理并决定是否下载真正的JAR文件。

    本例的JAD文件如下，HelloWorld.jad：

MIDlet-1: Hello,,HelloWorld

MIDlet-Name: HelloWorld

MIDlet-Version: 1.0

MIDlet-Verdor: ORA

MIDlet-Jar-URL: HelloWorld.jar

MIDlet-Jar-Size: 860

这个文件内容很清晰，包括名称，版本，JAR文件地址和大小等信息。关于JAD文件的具体语法，本文不作具体的介绍，您可以参考相关资源。

1.4.5.    在仿真器中运行

    首先，需要把JAD和JAR文件置于同一个目录下，比如classes。

    然后运行如下命令即可：

emulator -Xdescriptor:HelloWorld.jad

 

1.5.        开发技巧，性能注意事项

使用局部变量。使用局部变量会比使用类成员要快。

使用StringBuffer而不是字符串串联。字符串串联会引起大量对象的创建和回收，降低了性能。

使用尽量少的方法调用。由于JVM使用堆栈来加载和存储方法调用，所以应尽量少用方法调用，降低开销。

尽量重用对象。对象的创建和回收都会带来开销，所以应该精心设计，尽量重用现有的对象。比如在方法内传递对象的引用，然后修改对象的值。

使用线程，避免同步。对于运行时间较长的操作，需要一个独立的线程来执行，避免同步可提高性能。

对PNG图片进行优化处理。

使用“混淆器”。除了可以防止class文件被反编译之外，也可以在一定程度上减少class文件的尺寸。

1.6.        总结

正如本文的摘要所述，这是一篇入门的文章。为此，文章舍弃了许多内容。笔者认为那些内容更适合出现在其他主题的文章中。呵呵，希望这篇文章能给您带来一些收获，帮助您顺利的搭上J2ME开发的快车。

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