（计算机应用技术专业论文）基于linuxjava的智能手机邮件平台研究与开发.pdf

捅姜 随着通讯和计算机技术的发展，人们对现代科技产品的依赖性逐渐增加。在 i n t e m e t 改变着人类工作生活的同时，移动通信技术在最近的几年发展迅速，已经成 为世界上发展最快的技术领域之一。 移动通信终端设备的功能不断地增强与完善，并朝着智能化的方向发展。智能手 机除了具备手机的通话功能外，还具备了移动电子邮件功能。融合3 c 功能并集成丰 富的应用软件的智能手机必将成为未来手机发展的新方向。因此基于l i n u x 操作系统 的智能手机邮件平台研究具有广阔的前景。 本文主要分析了智能手机l i n u x 操作系统原理，嵌入式l i n u x 的特点以及j 2 m e 在嵌入式l i n u x 中的应用。并在此基础上提出了基于l i n u x j a v a 的智能手机邮件系统 开发及实现方案。 关键字：l i f l u x嵌入式l i f l u x智能电话手机邮件 a b s t r a c t a sc o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g ya n dt h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y ，t h e p r o d u c t so fm o d e ms c i e n c ea n dt e c h n o l o g yo np e o p l e sd e p e n d e n c ea r eo nt h ei n c r e a s e t h ei n t e m e ti sc h a n g i n gt h el i v e so fh u m a nb e i n g sw o r ka tt h es a r u et i m e ，m o b i l e c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yi nr e c e n ty e a r sh a sd e v e l o p e dr a p i d l y ，a n dh a sb e c o m et h e w o r l d sf a s t e s t g r o w i n ga r e a so f t e c h n o l o g y m o b i l ec o m m u n i c a t i o n st e r m i n a le q u i p m e n t s f u n c t i o n si sc o n t i n u o u s l ye n h a n c e d a n di m p r o v e d ，a n di nt h ei n t e l l i g e n td i r e c t i o n i na d d i t i o nt oc a l l s ，t h es m a r tp h o n e sa l s o h a v em o b i l ee - m a i lf u n c t i o n w i t ha b u n d a n t3 ca n da p p l i c a t i o nf u n c t i o n s ， i n t e g r a t e dt h e s m a r tp h o n es o f t w a r e ，i tw i l lb e c o m et h ef u t u r ed e v e l o p m e n to fm o b i l et e l e p h o n e si nt h e n e wd i r e c t i o n s ob a s e do nt h el i n u xo p e r a t i n gs y s t e mp l a t f o r mf o rs m a r tp h o n e sm a i l r e s e a r c hh a sb r o a d l y p r o s p e c t s t h i sp a p e ra n a l y z e st h es m a r tp h o n e s o p e r a t i n gl i n u xs y s t e m ，t h ec h a r a c t e r i s t i c so f e m b e d d e dl i n u x ，a sw e l la st h ea p p l i c a t i o n so fj 2 m e o nt h i sb a s i s ，t h es m a r tp h o n et o s e n da n dr e c e i v ee m a i ls y s t e mw a sd e v e l o p e da n di m p l e m e n t e d k e yw o r d s ：i i n u x e m b e d d e d l i n u x s m a r t p h o n e p h o n e m a i l 长春理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，基于l i n u x - j a v a 的智能手机邮件平台 研究与开发是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中 已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名： 船 珥呦辛 长春理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意长春理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编 学位论文。 作者签名： 塑l 年土月立日 指导导师签名：血主蔓年三月丑日 1 1 研究目的及意义 第一章绪论 2 0 世纪9 0 年代以来，对人类最具影响力的两种技术要首推i n t e r n e t 和移动通信。 人们越来越依赖来自i n t e r n e t 的信息，同时也越来越不满足于仅仅通过个人计算机 或办公室的工作站来访问i n t e r n e t 。利用便携的、无线的移动设备随时随地访问 i n t e r n e t 已经成为人们的新要求。 移动通信业与i n t e m e t 的融合是移动通信业发展的又一大趋势。加入了移动性的 因特网将会为移动用户带来全新的应用，这些新应用的出现必将对移动终端的技术含 量提出更高的要求。无线因特网业务要求手机在单一应用上结合各种实时信号处理技 术，如视频流和音频流、与位置相关的服务、语音识别、安全技术和移动电子邮件收 发技术等。移动通讯网和计算机互联网的融合，移动互联的出现，移动电话个性化、 多媒体化的发展过程，使得融合了计算机诸多特性的智能电话日见雏形。传统的智能 电话应用软件平台已经不能满足用户的功能需求。开发智能手机应用程序进行移动电 子邮件收发具有很大的市场潜力，对促进我国信息化建设，缩小与发达国家的差距， 提高我国生产力水平，增强国家的综合实力具有积极的现实意义，同时也能带来巨大 的社会效益，促进社会财富的增值，已经成为当前研究和开发的热点领域之一。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内智能手机软件发展现状 在i n t e r n e t 改变着人类工作生活的同时，移动通信技术在过去的几年中发展迅 速，已经成为世界上发展最快的技术之一。这一趋势首先表现为移动电话用户群体的 急剧膨胀。据国际电信联盟( i n t e r n e tt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ，i t u ) 统计，2 0 0 4 年中期，全球移动用户总数已近1 5 亿，占世界人口的四分之一，2 0 0 7 年全球移动电 话用户数量将达到3 0 亿，这远远超过了全世界个人计算机用户的数量。中国2 0 0 7 年 底的手机拥有量达到了6 3 亿部，居世界第一位。到2 0 0 8 年中期中国3 g 手机用户将 达到1 1 8 亿人。并且这一数字还在不断飞速增长 1 l 。 手机作为人们日常通信联系的重要工具之一，已经成为生活不可分割的一部分， 越来越受到人们的喜爱。一方面，手机尺寸越来越小，外观越来越时尚；另一方面手 机功能越来越丰富，比如管理名片的通讯簿、管理日常事务的日程和任务等。与传统 手机相比，智能手机的优势非常明显，不但内容丰富，还具有可以无限扩展的强大功 能以及硬件的可升级性，这使得智能手机能够真正实现通信和互联网的融合，特别是 个人信息管理以及基于无线数据通信的浏览器和电子邮件功能。而要实现智能手机的 这些功能，必须依靠移动互联网【2 l 。智能手机的发展之所以如此迅速，正是因为移动 互联网所提供的丰富数据业务使得其销量大增。 在如今的中国手机市场上，通过创新、拓展应用实现差异竞争的市场法则正在发 挥着越来越重要的作用。2 0 0 6 年异军突起的国产手机新领导厂商联想，近一年来保持 着5 0 以上持续增长态势，在百万像素、音乐手机这两场重要战役中连续推出各具特 色的产品系列是其中最重要的原因。可以预见，随着这种以应用为先导的差异化竞争 能力的形成和加强，智能手机中的第三方应用软件将具有更广阔的市场潜力。2 0 0 7 年推出的智能手机，其最大特点就是支持移动电子邮件功能。在中国，互联网的普及 早于手机，用户登录互联网比较方便，但随着全球商业化特性的加剧。越来越多的商 务人士更倾向于更加便利、便携性的办公产品。此时智能手机邮件带来的便利性也已 经初露端倪。随着3 g 时代的来i 临，融合了3 c ( c o m p u t e r 、c o m m u n i c a t i o n 、c o n s u m e r ) 功能特性的智能手机必将成为未来手机发展的新方向，开发基于l i n u x 智能手机操作 系统的手机邮件系统将具有光明的前景。 1 2 2 国外情况 欧美、日本的移动通信发展早于互联网，或与互联网同步。在这些地区手机邮件 与互联网邮件的出现先后差距不大甚至更早，于是融合了手机邮件功能的智能手机占 据了广阔的市场。手机邮件在欧美更广泛的被用于商业用途，而在日本则更多的用于 传输图片、照片等娱乐用途。 加拿大r i m 公司推出的“黑莓”( b l a c k b e r r y ) 占据了全球p u s h m a i l 的大部分市 场份额。其便利性不言而喻，即便一封1 m 大小的图片邮件，被推送到手机上，照片 只有1 5 8 k 。在车上、飞机上、等候时，可以像短信一样发送、接收邮件。 日本n e t v i l l a g e ( 网村) 1 9 9 9 年开始以个人用户为目标在日本同时向3 大运营 商提供服务。r e m o t e m a i l 不需要任何终端设备支持，只要可以无线网络的手机即可支 持，同时支持w a p 、j a v a 、b r e w 所有的无线平台，即使没有独自终端设备支持， r e m o t e m a i l 也可以在普通手机端无限量收发邮件，并且可以阅读w o r d 、g e c e l 、p p t 、 p d f 、j p g g i f p n g 、m p 3 等各种格式的附件。曾经获得n t td o c o m o 的最高荣誉“最佳 评审委员会奖”。0 4 年底r e m o t e m a i l 就已经开始面向企业提供o e m 服务( 比如 h e l l o k i t t y 、日本电台等) ，成为日本手机邮件服务的龙头p 】。 1 3 研究内容 本文主要通过介绍智能手机l i n u x 操作系统，给出基于l i n u x 智能手机操作系统 的应用软件平台开发实例智能手机邮件系统。主要研究内容为以下四方面。 1 嵌入式l i n u x 作为智能手机操作系统的应用。四种智能手机操作系统的优缺 点。 2 l i n u x 内核、实时性探索。l i n u x 内核的5 个子系统：进程调度、内存管理、 虚拟文件系统、网络接口和进程问通信。 3 j 2 m e 技术框架及两个标准配置， c l d c 和c d c 。 4 智能手机邮件平台的工作原理。智能手机邮件系统的发送方客户端、接收方 客户端、发送方邮件服务器和接收方服务器四个部分。 1 4 论文组织结构 本文首先论述了l i n u x 作为智能手机嵌入式操作系统的可行性与稳定性。提出在 此操作系统之上集成j 2 m e 技术的智能手机邮件平台的开发方案。 第一章首先说明课题的研究目的及研究意义。介绍了国内外智能手机及其应用 软件的发展情况。并提出了主要研究内容。 第二章概述了智能手机的功能特点，在对比四种智能手机操作系统的基础上， 论证了l i n u x 作为智能手机的优势。提出智能手机邮件平台的移动开发技术及j 2 m e 技术框架和应用配置。 第三章研究了实时嵌入式l i n u x ，分析l i n u x 内核及配置。 第四章详细介绍了智能手机邮件平台的设计过程。将系统设计分成四大部分： 分别为发送方客户端，接收方客户端，发送方邮件服务器，接收方邮件服务器。 第五章总结全文。提出论文的不足之处以及下一步工作。本文主要实现了简单 邮件的发送与接收。对多媒体文件如音频，图像等文件的传输并未涉及。邮件的安全 性有待提高，当邮件内容被截取时，邮件正文可能在不为通信双方所知的情况下被读 取或篡改。 第二章智能手机与邮件系统简介 2 1 智能手机概述 2 1 1 智能手机主要功能特点 1 通话功能 具备普通手机的功能，能够进行正常的通话，发短信等手机应用。不管所有的数 字工具和数据型应用软件，对于大多数用户来说，智能手机仍然是一种手机。通话仍 然是智能手机最大的作用。很多智能手机的特点的使通话更加方便。例如，可以使用 智能手机的用户界面来管理多个并发通话或进行电话会议；根据呼叫者或呼叫者分组 改变铃声选项，包括手机铃声和提醒图片；记录电话通话内容并将其储存至电脑；使 用电话呼叫直接进行无线互联网连接f 4 】o 用于呼叫管理的第三方应用程序也广泛应用于智能手机。例如，一些程序可根据 你的位置更改铃声选项；一些程序可根据你的通话计划计算你的计划通话时间，例如 高峰时间、家庭免费号码、非标准结帐期等。 2 访问w e b 具备无线接入互联网的能力，即需要支持g s m 网络下的g p r s 或者c d m a 网络 下的c d m ai x 或者3 g 网络。智能手机不仅能通过无线网络获得w a p 的内容，而且 也可访问普通的h t m l 网站。智能手机的一个典型特征就是有相当大的屏幕来显示网 页内容。智能手机浏览器( 例如o p e r a 浏览器) 可自动将h t m l 网页内容在小屏幕上 显示出来。但是，更加重要的是智能手机通过安装另外的软件或通过运行专门的移动 网络服务器可以访问w e b 2 0 的内容，例如博客，r s s ，个性化广播( b r o a d c a s t i n g ) ， p 2 p 社会性网络等。 3 安装了定位信息 定位服务被认为是移动计算的另一个亮点。智能手机可以通过安装g p r s 全球定 位系统或通过和g p r s 接收器相连来获得其精确的位置。如果g p r s 不能用，有些智 能手机可以通过附近三角区的服务站或识别当前信号服务站的单元标识来获得所在 位置信息。通过使用定位信息，可以搜寻地点，获得驾驶方向，甚至根据位置不同更 换你的手机设置。 4 享受多媒体内容 如今智能手机大多都有一个内置数码相机和一个录音器。不仅可以拍照，还可以 拍视频短片。随着多媒体信息( m m s ) 服务的流行，可以很容易的向其他智能手机或 者电子邮箱发送照片和视频短片。通过一些外加的软件，可以向博客或者相册共享网 站发布这些内容。另外一种多媒体共享方法就是通过蓝牙将手机上的照片和视频短片 下载到电脑上，并从那里共享。此外，对于多媒体内容的采集，智能手机也可被当成 一个网络多媒体播放机。通过m m s 或电子邮件获取相关内容。并且可以通过媒体播放 器例如r e a l o n ep l a y e r 或m i c r o s o f tm e d i a p l a y e r 等收看电视或者其他无线节目1 5 1 。 5 扩充功能 具备一个开放性的操作系统，在这个操作系统平台上，可以安装更多的应用程序， 从而使智能手机的功能可以得到无限的扩充。 6 提高效率 通过智能手机上很多商业应用软件，在出差或者离家的时候很明显的提高工作效 率。在手机上最明显的商业应用就是电子邮件。智能手机可以通过各种方法接受邮件， 包括标准的s m t o p o p 服务，企业电子邮件服务或移动短信代理服务。电子邮件的附 件为普通的文件格式，例如w o r d 和e x c e l 文件都是被支持的( 可读可写) 。智能手 机的电子邮件客户服务可满足商业用户很多不同的需求。 既然只有具备操作系统的手机j 叫智能手机，而且智能手机操作系统对应用软件 的功能有如此大的影响。那么智能手机操作系统种类又有哪些呢? 智能手机已经稳稳地跻身于手机主流市场。在当前的移动终端系统市场中，依旧 是s y m b i a n 和w i n d o w sc e 、p a l m 、l i n u x 这四大阵营【6 】。 不过与p d a 操作系统中p a l m 和w i n d o w sc e 两强争霸的局面不同，在智能手机操 作系统中，s y m b i a n 却抢得了先机，索爱、诺基亚、摩托罗拉以及松下等公司基本上 都采用了s y m b i a n 为主的操作系统。s y m b i a n 阵营的s y m b i a no s 居统治地位。根据全 球多功能手机出货单上的数据显示，基于s y m b i a n 平台的智能手机占据7 0 的绝对优 势。 功能单一的普通手机对消费者的吸引力已经越来越小，智能化多功能手机的迅速 发展将是大势所趋。运营企业组建用户多媒体服务平台、发展智能手机业务势在必行。 摩托罗拉在1 9 9 9 年岁末发布了第一款智能手机，天拓a 6 1 8 8 ，至今我们还能偶尔看到 这款开辟一个时代的传奇手机。时隔一年之后，来自北欧的爱立信推出了r 3 8 0 s c 手 机。r 3 8 0 s c 采用s y m b i a n 平台的e p o c 操作系统，同样支持w a p 上网，支持手写识别 输入。2 0 0 2 年8 月，多普达正式推出了d o p o d6 8 6 ，它以可以看电影的手机为卖点， 吸引了不少玩家的眼球。多普达6 8 6 的上市表明了智能手机已经逐渐成熟，开始准备 对手机高端市场发动总攻。 2 0 0 2 年1 0 月，世界上首部2 5 g 基于s y m b i a no s 操作系统的智能手机在芬兰诞 生了。它就是诺基亚7 6 5 0 。7 6 5 0 采用了4 0 9 6 色t f t 屏幕，内置当时极为罕见的蓝牙 传输功能，同时它也是第一部内置数码相机功能的手机。直到今天，人们仍对这款开 创多个第一的智能手机津津乐道。同年1 0 月，波导公司推出了一款名为易王三合一 的p d a 手机。它以接收寻呼网发送的股票行情数据为卖点来获得广大股民的青睐。同 一时间，c e c t 公司推出了基于p a l mo s 的t r e o1 8 0 ，t r e o1 8 0 采用了3 3 m h z 龙珠v z 处理器，1 6 级灰度屏幕，内置标准内存1 6 m b 。 l i n u x 虽然从2 0 0 3 年才进入移动终端操作系统，但也显示出了顽强的生命力，由 于得到摩托罗拉支持，其竞争实力不容忽视。以l i n u x0 s 为基础的p d a 拥有成本低 廉、开发弹性高的特性，更可将现有数以千计的l i n u x 应用软件转换成l i n u xp d a 所 使用的软件。目前，摩托罗拉、三星等知名企业都在尝试开发基于l i n u x 的多功能手 机m 【8 1 。 近几年来，在开放源代码及自由软件理念的推动下，l i n u x 操作系统如雨后春笋 般迅速崛起，在桌面操作平台和p d a 平台，它俨然成为微软的劲敌，并逐渐步入手 机操作系统领域。由于l i n u x 系统的稳定性及灵活度都优于目前现有的手机操作系统， 它自然成为了硬件厂商在现有操作系统外的另一个新选择。 l i n u x 智能手机操作系统的机遇在于为市场上提供了另外一种可竞争的操作系 统，打破了传统的操作系统的技术和价格壁垒。业内专家认为，l i n u x 操作系统可能 会成为未来p d a 市场的新宠，具有广阔的发展前景。【9 】 2 1 2 智能手机操作系统概述 应用程序都是运行在特定的操作系统( w i n d o w s 、l i n u x ) 之上的，通过操作系统 与底层的硬件设备进行交互。不同的操作系统平台支持不同类型的应用程序。移动应 用程序同样也是运行在特定的移动设备操作系统之上的。尽管目前移动设备市场充斥 着众多不同类型和不同厂家的产品，但目前市场上移动设备操作系统主要有以下四种 【1 0 1 。 1 s y m b i a n s y m b i a n 操作系统是由诺基亚、爱立信、西门子等几家大型移动通信设备商共同 出资合作研发手机操作系统。s y m b i a n 分两个主要的智能平台，一个是适于单手操作 的$ 6 0 ，代表产品是诺基亚7 6 5 0 ，3 6 5 0 ，6 6 0 0 ，6 6 7 0 ；另一个是双手操作系统的$ 8 0 ， 代表产品是诺基亚9 2 1 0 ，主要针对商务用户。此外s y m b i a n 上还有一个专有平台 u i q ( u s e ri n t e r f a c eq u a r t z ，) v l 此操作为主，代表产品是索爱的p 8 0 2 。 目前，s y m b i a n 操作系统超过7 0 的全球市场份额很大程度上得益于其在四大巨头所生产的手机中 的广泛应用。比如诺基亚6 6 0 0 等。目前s y m b i a n 的最新版本为s y m b i a n 9 0 2 w i n d o w sm o b i l e w i n d o w sm o b i l e 是微软针对移动设备推出了移动操作系统，它包括p o c k e t p c 、 s m a r t - p h o n e 和p o c k e tp cp h o n e 三大平台体系。w i n d o w sm o b i l e 具有录音、音频播 放等多媒体功能。由于大多数机型支持彩色显示，因此耗电量吉大，并且由于w i n d o w s m o b i l e 本身对于资源的巨大吞噬作用，所以在能耗方面，w i n d o w sm o b i l e 系统要明 显逊色与其他移动操作系统。在功能扩展方面，微软比较倾向于集成使用，大多具有 标准的c f ( c o m p a c tf l a s h ，复合闪存) 卡插槽和s d ( s e c u r ed i g i t a l ，安全数字) ， 用户可以根据自己的需要增加内存、加装摄像头、调制解调器等设备。 6 3 p a l m 0 s p a l mo s 是p a l m 公司专为其掌上电脑产品开发的一种3 2 位嵌入式操作系统，它 的操作界面采用触控式，差不多所有的控制选项都排列在屏幕上，使用触控笔便可进 行所有操作。作为一套极具开放性的系统，开发商向用户免费提供p a l mo s 的开发工 具，允许用户利用该工具在p a l mo s 上编写、修改相关软件，使支持p a l m 的应用程 序丰富多彩、应有尽有。 p a l mo s 最明显的优势还在于其本身是一套专门为掌上电脑编写的操作系统，在 编写是充分考虑到了掌上电脑内存相对较小的情况，所以，p a l m 操作系统本身所占 的内存极小，基于p a l mo s 的掌上电脑虽然只有几兆内存却可以运行众多的应用程 序。但p a l m 在其他方面也存在一些明显不足，例如不具有录音、m p 3 播放功能等， 如果需要使用上述功能，就需要另外加入第三方软件或硬件设备方可实现。对于中国 用户而言，另一个缺憾在于p a l mo s 仍然要使用中文外挂平台。 4 l i n u x l i n u x 具有源代码开放、软件授权费用低、应用开发人才资源丰富等优点，便于 开发个人和行业应用。这一特点非常重要，因为丰富的应用是智能手机的优越性体现 和关键卖点所在。从应用开发的角度看，有利于独立软件经营者开发出硬件利用率高、 功能更强大的应用软件，也方便行业用户开发自己的安全、可控认证系统。特别是当 智能手机大量用做行业应用的移动终端时，使用l i n u x 更便于实施系统一体化的安全 策略。但是在手机领域，l i n u x 还是一个新来者，不过竞争的条件下，全球各大手机 厂商纷纷投入l i n u x 的研发，相信嵌入式l i n u x 操作系统作为智能手机操作系统，前 途会很光明。表2 一l 列出了4 种智能手机操作系统的优缺点对比l 。 表2 - 1四种智能手机操作系统对比 7 2 1 3l i f l u x 智能手机操作系统发展前景 随着摩托罗拉和三星几款l i n u x 智能手机的高调上市，l i n u x 智能手机仿佛子一 下又热起来，嵌入式l i n u x 在2 0 0 5 年第一季度的全球智能手机出货中已经拥有1 4 的市场份额，比去年同期的3 4 增长了四倍多。于是面对s y m b i a n 与微软的 w i n d o w s c e 两大强有力的阵营，挟着开放式架构、授权费用低、开发资源丰富等优 点的l i n u x 智能手机操作系统是否有机会在新一代的智能型手机市场中崭露头角，成 为了引人关注的议题。 l i n u x 智能手机操作系统是l i n u x 软件应用的一个分支。因此操作系统中的主流 技术完全取决于l i n u x 应用。简单地说，l i n u x 是一套免费使用和自由传播的类u n i x 操作系统，它主要用于基于i n t e lx 8 6 系列c p u 的计算机上。这个系统是由全世界各 地的成千上万的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约 的、全世界都能自由使用的u n i x 兼容产品【1 “。 近年来，l i n u x 以自由、免费、开放源代码为武器，经过来自互联网、遍布全球 的程序员的努力，加上i b m 、s u n 等计算机巨头的支持，l i n u x 在操作系统市场异军突 起。l i n u x 是从一个比较成熟的操作系统u n i x 发展而来的，u n i x 上的绝大多数命令 都可以在l i n u x 里找到并有所加强。我们可以认为它是u n i x 系统的一个变种，因而 u n i x 的优良特点如可靠性、稳定性以及强大的网络功能，强大的数据库支持能力以及 良好的开放性等都在l i n u x 上一一体现出来。服务器版的l i n u x 、桌面版的l i n u x 、 嵌入式l i n u x 已经广泛地投入应用，基于l i n u x 的应用和应用开发渗透到各个领域， 一部分手机厂商借机推出了l i n u x 手机。目前很多手机开发商本身并不希望在操作系 统方案上受制于人，并且增加产品开发成本，而源代码开放的l i n u x 是最好的切入点。 由于很多公司在l i n u x 桌面应用开发的经验而促成其转向智能手机终端产品的开发 中，国内基于l i n u x 的嵌入式操作系统应用开发商远多于桌面应用开发商，l i n u x 具 有最大的自由开发群1 1 3 1 。此外，由于其开放性使工程师可以对系统有更深入的了解， 并能针对特定硬件方案和产品需求进行优化。 采用l i n u x 操作系统可以降低智能手机的生产成本。l i n u x 开发起来最大的特点 是从根本上开放源代码，与其他系统相比，采用开放源代码的l i n u x 手机操作系统能 够大大降低成本。而且开放源代码还有一个好处是允许手机制造商根据实际情况，有 针对性地开发适合自己手机的l i n u x 操作系统，这样既能让自己的产品有特色，又能 避免受制于人，还能够满足用户多方面的应用i l ”。到现在，手机的应用就由通话和简 单的邮件传输，发展到w e b 浏览和拍照摄影，照片编辑，动画播放等多个方面，这 样一来，手机软件的开发规模是3 年前5 倍以上。基于这个原因，开发l i n u xo s ，开 发者教育等各方面的成本就削减了不少，从而上市的产品便会更具竞争力。 摩托罗拉为扭转在s y m b i a n 阵营中的不利位置，抢占智能手机市场，早己在提倡 “l i n u x + j a v a 的发展思路。目前，摩托罗拉在l i n u x 上的投入可谓不惜血本。摩托罗 拉研制基于l i n u x 的自主操作系统用了三年的时间，投入的研发经费高达1 5 亿美元。 三星在2 0 0 3 年9 月份推出了首款基于l i n u x 系统平台的c d m a 智能手机s c h i 5 1 9 ， 据称是用p c 级别的处理能力来挖掘c d m a l x 网络的无线应用功能，包含了手写输 入、上网、收发邮件、照相连拍等多种功能。n e c 也一再强调其3 g 手机高端产品几 乎1 0 0 会采用l i n u x 。n e c 还透露自己正在开发的手机l i n u x 内核采用的是 m o n t a v i s t a 的m o n t a v i s t al i n u xc o n s u m e re l e c t r o n i c se d i t i o n ，并将在此基础上增加 g u i 系统xw i n d o ws y s t e m 、g t k + 和g l i b c 等软件，并计划把数据处理、多媒体技术 和通话技术的中间件应用到l i n u x 中去，以打造一个丰富的l i n u x 手机软件平台。我 们可以大胆预言l i n u x 将以更加迅猛的方式占有智能手机市场。 2 2j 2 m e 软件平台移动开发基础 2 2 1j a v a 的历史 j a v a 来自于s u n 公司的一个叫做g r e e n 的项目。1 9 9 1 年，s u n 公司的j a m e g o s l i n g 、b i l lj o e 等人试图为电视、烤箱等家用电器开发一种交互式的软件系统，这 样就可以把e m a i l 发给电冰箱、电视机等家用电器，对它们进行控制，和它们进行信 息交流。这种应用需要的是那种小而可靠的系统，它能够一直，并且实时性好，适用 于网络分布环境。开始，他们准备了采用c + + ，不过，开发过程中遇到的许多难以克 服的困难使他们意识到必须要彻底解决问题了：c + + 语言太复杂、安全性差。最后， 基于c + + 语言他们开发了一种新的语言o a k ( j a v a 的前身) ，此种蕴藏着j a v a 的原 型，但当时并未引起人们的注意。 o a k 是一种用于网络的精巧而安全的语言，s u n 公司曾以此投标一个交互式电视 项目，但结果被s g i 打败。o a k 几乎“无家可归”，恰巧这时m a r ka r d r e e s e n 丌发的 m o s a i c 和n e t s c a p e 启发了o a k 项目组成员，他们用j a v a 编制了h o t j a v a 浏览器，得 到了s u n 公司首席执行官s c o t t m c n e a l y 的支持，触发了j a v a 进军i n t e m e t 的行动。 1 9 9 4 年下半年，随着i n t e m e t 的迅猛发展，环球信息网w v c w 的快速增长，促进了j a v a 语言的研制，使得它逐渐成为i n t e m e t 上倍受欢迎的开发与编程语言。1 9 9 5 年5 月j a v a 正式问世，一些著名的计算机公司纷纷购买j a v a 语言的使用权，如m i c r o s o f t 、i b m 、 n e t s c a p e 、n o v e l l 、a p p l e 、d e c 、s g i 等。同时大量用j a v a 编写的软件产品受到业界 的重视与好评。至此，j a v a 开始被广泛使用【i 。 1 9 9 8 年的j a v ao n e 会议的最大新闻是j a v a l 2 版的发布，该版本用精炼的、可伸 缩的实现代替了早期版本中g u i 和图形工具箱。1 9 9 8 年1 2 月，在发布该版本3 天后， j a v a 改名j a v a 2 从那是起，核心j a v a 平台固定下来了。当前发布版称作j a v a 2s o f t w a r e d e v e l o p m e n tk i t ，s t a n d a r de d i t i o nv e r s i o n l 4 j a v a 2 软件开发工具箱，标准版1 4 ，它 在最初的j a v a 2 版本上做了一些改进，添加了一些新功能，增强了性能。现在存在着 9 稳定版，同时具有了高级的j a v a 库，如j a v a 2 微( j 2 e e ) 、j a v a 2 标准版( j 2 s e ) 和j a v a 2 微缩版( j 2 m e ) 。 2 2 2j 2 m e 在j a v a 体系中的地位 自从j a v a 问世依赖，s u n 公司已经成功地将j a v a 平台技术推广到各个计算领域， 目前主要的j a v a 版本还有针对企业应用的j 2 s e ，针对普通个人计算机桌面应用的 j 2 s e 。 j a v a 的不同版本不是根据他们的应用领域来区分的，而是根据他们对应用程序的 支持来划分。程序开发人员在编写j a v a 程序时候使用s u n 提供的j a v a 标准类库是指 分别存储在不同的包( p a c k a g e ) 内的类文件。这些各式各样的包组成了所谓的核心 类库和扩充类库。程序员在开发程序时根据需要来选择相应的类库来完成自己的工 作。 j a v a 语言支持8 中基本类型( b o o l e a n ，c h a r ，b y t e ，s h o r t ，i n t ，l o n g ，f l o a t ， 和d o u b l e ) ，供程序员撰写程序时使用。根据所支持的基本类型，以及对核心类库和 扩充类库所支持的程度，s u n 区分出四种不同的j a v a 平台，如下图所示。 以j 2 s e 作为基准，这个版本实现了j a v a 标准规范之中所定义的所有核心类库， 也支持所有的j a v a 基本类型。j 2 s e 定位为开发桌面客户端( c l i e n t - s i d e ) 应用程序。 与j 2 s e 一样，j 2 e e 支持所有的j a v a 基本类型。此版本除了支持所有的标准核心类库 之外，而且还增加了许多支持企业应用开发的扩充类库，例如支持s e r v l e t ，j s p 技 术的j a v a x s e r v l e t 术类库、支持e j b 的j a v a x e j b 类库。j 2 e e 定位在开发服务器 端( s e r v e r s i d e ) 应用程序。 j 2 m e 所支持的只有标准核心类库的子集合，例如在j 2 m e 的c l d c ( c o n n e c t e d l i m i t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ，连接有限设备配置) 规范之中，只支持j a v a 1 a n g 宰。 以及j a v a u t i l 等类库“”。另外，j 2 m e 加入了一些支持嵌入式系统的扩充类库，如 j a v a x m i c r o e d i t o n i o 术类库矗e 意，j 2 m e 并不支持所有的j a v a 基本类型，例如j 2 m e c l d c l 0 就不支持属于浮点数( f l o a t 、d o u b l e ) 的j a v a 基本类型。j 2 m e 定位在嵌入 式系统的应用上。 还有一个j a v ac a r d 平台，它只支持j a v a 1 a n g 这个核心类库，比j 2 m e 所支 持的核心类库更少。同样它也有属于自己的扩充类库：j a v a c a r d 术与j a v a c a r d x 木。 j a v a c a r d 平台只支持b o o l e a n 与b y t e 这两种j a v a 基本类型。j a v a c a r d 平台定位在 智能卡( s m a r tc a r d ) 的应用上1 1 5 j 。 正是由于这些不同j a v a 版本对于应用程序支持能力的差异，才决定了他们被应 用到不同的计算领域。四种j a v a 平台的关系如图2 1 所示。 0 2 2 3j 2 m e 技术框架 图2 1 四种j a v a 平台的关系 随着j 2 m e 的应用，它为移动互联引入了一种新的应用模式，即手机从移动互联 网上下载各种应用程序，并在手机中离线运行这些程序。由于定义了可执行程序下载 的标准，并在手机上创立了可执行环境，就形成了一种新型的应用模式。 移动设备这个术语涵盖了相当广泛的领域，包括传统的p d a 、智能手机、传呼 机乃至g p s ( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ，全球定位系统) 单元等，它们都具有各不相 同的硬件配置，而这些硬件特性如供电能力、内存大小等又严重影响到这些设备上运 行的j a v a 程序。为方便嵌入式设备的应用程序开发，迫切需要制定一个规范来统一 这些嵌入式设备。由于嵌入式设备的种类太多样，实在无法使用某种统一的方法来规 范，而且进行这种规范也没有多大意义。 因此，j 2 m e 定义了一种灵活的层次规范结构来规范众多的移动设备，不同层次的 规范相互协作来提供一个完整的移动j a v a 平台。j 2 m e 定义的移动j a v a 平台分为4 层：主机操作系统、配置、简表、和厂商可选包。由于j a v a 应用程序是独立于操作 系统的，因此，j 2 m e 规范仅包括3 层：配置、简表和厂商可选包1 1 6 】。 通过配置、简表和厂商可选包，j 2 m e 为移动设备上的j a v a 应用程序定义了一个 完整的运行环境。j a v a 应用运行环境如图2 2 所示。 图2 2j a v a 应用运行环境 设备的配置( c o n f i g u r a t i o n ) 是指针对某一类设备的最小的j a v a 平台，它包括满 足该类设备的虚拟机运行的最小子集和针对该类设备的核心类库的最小子集。 j 2 m e 技术由一个虚拟机和一组a p i 组成，这组a p i 适合于为消费和嵌入式电子 设备提供经过裁剪的运行环境。j 2 m e 的结构与传统的编程语言和规范有很大的不同， 它是由配置( c o n f i g u r a t i o n ) 、概要( p r o f i l e ) 和可选包( o p t i o n a lp a c k a g e ) 三要素构 成。j 2 m e 的核心是c o n f i g u r a t i o n ( 配置) ，c o n f i g u r a t i o n 的目的是定义一套纵向的 a p i 而服务于广泛的设备，同时j v m 也是在c o n f i g u r a t i o n 一层规定的。在c o n f i g u r a t i o n 的上面是p r o f i l e ，它是运行在c o n f i g u r a t i o n 上面的，它的目的是为一类具有某些重要 特性的设备提供支持。这些特性都很重要，但是它们又不是在所有的设备上都具有的。 对设备硬件层的抽象根据设备的处理器、内存和网络连接能力提出了两个标准的配 置，这就是c l d c 和c d c i l 刨。 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 ) 定义了针对移动信息处理设备( 主要指智 能手机和一部分具有无线通信功能的p d a ) 的图形界面，输入和时间处理，持久性存 储，无线电话网络连接之上的一些消息处理( 例如短消息) 等等，并且考虑到了移动 信息设备的屏幕和内存限制。 j 2 m e 通过配置来规范大量千差万别的移动设备硬件功能。配置规范定义了硬件所 必须具备的能力，例如硬件具备多少r o m 和r a m ，c p u 的最少时钟周期，连接网络时 的最小频宽等。j 2 m e 配置定义了特定设备可用的虚拟机和低级a p i ，同时提供相应的 开发基础。目前j 2 m e 可用的配置有两种：c d c ( c o n n e c t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n 连 接设备配置) 和c l d c ( c o n n e c t e dl i m i t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n 连接有限设备配置) 。 【1 1 】 1 c d c c d c 应用于相对内存量较大、更强处理器的移动设备。这种设备通常运算能力相 对较强、并且在电力供应上、联机速度上相对比较充足的嵌入式设备( 例如空调、电 冰箱、机顶盒) 等。 c d c 规范采用了内存优化的虚拟机c v m ( cv i r t u a lm a c h i n e ，c 虚拟机) ，通 过它提供等同标准j v m 的特性。为了能够支持c d c ，设备必须至少具备以下条件： ( 1 ) 用于