J2ME技术在手机程序设计中的应用

Move the network game according to the technical cellular
phone of J2ME
目录
1．综述 (1)
2 嵌入式技术简介 (2)
2.1嵌入式应用技术蓬勃发展 (2)
2.2嵌入式技术蓬勃发展的诸多原因 (3)
2.3嵌入式软件技术面临挑战 (3)
2.3.1 嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持 (3)
2.3.2 网成为必然趋势 (4)
2.3.3 支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗和低成本 (4)
2.3.4 提供精巧的多媒体人机界面 (4)
2.4影响嵌入式技术未来的若干软件新技术 (4)
2.4.1 日趋流行的行业性开放系统和备受青睐的自由软件技术 (4)
2.4.2 无线网络操作系统初见端倪 (5)
2.4.3 IP构件库技术正在造就一个新兴的软件行业 (5)
2.4.4 J2ME技术将对嵌入式软件的发展产生深远影响 (5)
2.5嵌入式软件的特点 (6)
2.5.1 软件要求固态化存储 (6)
2.5.2 软件代码高质量、高可靠性 (6)
2.5.3 系统软件(OS)的高实时性是基本要求 (6)
2.5.4 多任务操作系统是知识集成的平台和走向工业标准化道路的基础 (6)
2.6嵌入式技术美好的未来 (6)
3 J2ME技术简介 (8)
3.1J2ME技术和嵌入式技术 (8)
3.2J2ME特点 (8)
3.2.1 J2ME特点 (8)
3.2.2 J2ME被定位到两类产品(高级层次中) (9)
3.3J2ME三层体系结构（如图3-2） (9)
3.4J AVA技术版本(J2ME在J AVA技术中的定位) (10)
总结 (14)
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参考文献. (15)
声明 (16)
致谢 (17)
附录1 游戏说明书 (18)
1．综述
随着全球信息高速公路的不断完善，电子设备日新月异，而嵌入于各类电子设备的嵌入式硬件、系统和应用软件都成为了各类设备的核心部分。

从日常生活用品到高端科学仪器，无不渗透着嵌入式的概念。

从游戏角度而言，现在的手机网络游戏尚不成熟，有的仅仅是文字信息游戏。

根据对文字或数字的定义来和游戏者来进行交互，这样就没有一个令人视觉上的感性的体会和深入，也就吸引不了游戏者。

之所以会这样，一方面是现在少有人会那手机中的游戏像在PC 机上[1,15]的游戏一样玩耍；另一方面是从软件和硬件而言在手机上开发的网络游戏的技术都很不成熟。

但是，现在手机游戏商家对这个手机网络游戏还是很看好。

那么，我们在这里，开发了一个具有个性化的游戏。

当然，重点更是为了学习和研究J2ME技术。

作为开发嵌入式软件的J2ME技术，是近年来，被嵌入式应用开发人员广为接受的完善技术。

开发人员已经广泛地应用该技术在手机程序、PDA程序、……等的开发工作中做了许多文章。

在本文中我们将围绕J2ME技术展开分析和介绍，针对J2ME技术在手机程序设计中的应用，将深入浅出的了解J2ME技术的应用。

而我们所设计的手机游戏属于网络游戏，因此设计的这个系统将会应用到J2ME技术中的各种功能，例如网络、图象、低级事件、高级事件、数据存储等功能，这样我们能对J2ME技术做到一个全面性的了解，具体体会这个令人为之惊叹的技术。

通过对J2ME技术的应用，我们希望能更多的接触嵌入式这个新兴领域。

也希望有更多人员来对该技术进行更进一步的研究和应用，促使人类的技术不断地完善和发展。

1
2 嵌入式技术简介
2.1 嵌入式应用技术蓬勃发展
近年来，嵌入式应用技术蓬勃发展，市场迅猛扩大，深入到生产生活的每个角落。

制造工业、过程控制、通讯、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等都已成为嵌入式计算机的应用领域。

根据国外某研究机构的统计，从1997年到2004年，嵌入式系统市场将以年均240％的速度增长，2001年的市场规模已达到317亿美元。

（1）移动计算设备——包括手机，PDA，掌上电脑等各种移动设备。

中国拥有最大的手机用户，而掌上电脑(或PDA) 由于易于使用,携带方便,价格便宜，近几年已得到快速发展，PDA与手机已呈现融合趋势。

用掌上电脑(或PDA)上网，人们可以随时随地获取信息。

未来最大的市场是信息家电，而对信息家电市场的发展前景估计，业界又共同看好中国将是其中最大的一部分。

但到目前为止，依然以掌上电脑和PDA为代表的手持设备是开发最为成熟的嵌入式产品市场，。

从手持设备市场来看，2000年的全球产销量为1290万部，而到2004年时预计将为6340万部。

新的手持设备将使无线互联访问成为更加普遍的现象。

Cahners In-Stat集团预测无线数据通讯是驱动这个市场发展的关键因素。

互联网连接，结合音频应用--如MP3功能，将会促使移动计算设备市场创立新的销售记录。

到2004年，掌上型电脑将成为最受欢迎的移动计算产品，期间平均每年的销售增长为28%；带有小键盘的手持设备销售额将下降7.3%，从1999年的120万台下降到2004年的81万台；由于Handspring和Windows CE 设备在盈利，Palm的市场份额将从1999的72%降到2000年的65%，但Palm还在控制掌上电脑市场；2000年全世界移动计算设备市场和1999年相比，增长36%；到2004年，售出的移动计算设备中，51%将可以无线连接；整合手机模块，为移动计算设备提供语音功能，也将是大势所趋。

（2）网络设备——包括路由器、交换机、Web 服务器、网络接入盒等各种网络设备。

基于Linux等的网络设备价格低廉，将为企业提供更为廉价的网络方案。

[2]美国贝尔实验室预测：在这阶段“将会产生比PC时代多成百上千倍的瘦服务器和超级嵌入式瘦服务器，这些瘦服务器将与我们这个世界任何物理信息、生物信息相联接，通过Internet自动、实时、方便、简单地提供给需要这些信息的对象”。

设计和制造嵌入式瘦服务器、嵌入式网关和嵌入式因特网路由器已成为嵌入式Internet时代的关键和核心技术。

（3）工控、仿真、医疗仪器等——工业、医疗卫生、国防等各部门对智能控制需求的不断增长，同时也对嵌入式微处理器的运算速度、可扩充能力、系统可靠性、功耗和集成度等方面提出了更高的要求，为了适应各方面的需求，嵌入式微处理器体系结构也经历了一个从CRISC到RISC和Compact RISC；从4位、8位、16位、32位到64位；寻址空
间从64kB到16MB甚至更大；处理速度从0.1 MIPS到2000 MIPS；常用封装从8个引脚到144个引脚的过程。

处理器的功耗也有了明显降低；集成度进一步提高。

（4）其它民用消费电子产品——数字照相机、数字电视机、数字电视机顶盒、DVD等。

人们总是追求舒适安逸的生活环境，对于嵌入式，自动化，高智能的生活仪器，用具等有着明显的好感。

譬如，新概念厨房——全新的生活方式——嵌入式洗碗机，嵌入式电烤箱，嵌入式冰箱，嵌入式微波炉，嵌入式垃圾粉碎机，嵌入式拉栏，这些不但让人们享受了舒适安逸的生活环境，同时也给了全新的生活体验。

2.2 嵌入式技术蓬勃发展的诸多原因
嵌入式软件的蓬勃发展是由多种原因促成的，而其今后发展与走向，也同样是多种因素共同作用的结果。

首先，网络的发展状况对嵌入式软件具有极其重要的意义。

虽然嵌入式软件的用途非常广泛，但从目前看来，它最大的“卖点”显然被定位于拓展网络应用。

其次，以信息家电为代表的消费类电子产品，是目前嵌入式软件最大、最成熟的市场，其广阔的发展前景已经得到业界的公认，是嵌入式软件长期发展的立足点。

第三，随着经济信息化程度的加深，嵌入式系统及软件与传统产业结合所产生的作用正越来越受到人们的重视。

应用领域的迅速扩大，对嵌入式软件发展所具有的积极意义是不言而喻的。

第四，嵌入式软件被视为软件产业一个新的经济增长点，在其带动整个产业发展的同时，它自身的发展也要受到IT产业经济环境的影响。

2.3 嵌入式软件技术面临挑战
以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的生命；同时也对嵌入式系统技术，特别是软件技术提出新的挑战。

这主要包括：支持日趋增长的功能密度、灵活的网络联接、轻便的移动应用和多媒体的信息处理，此外，当然还需对付更加激烈的市场竞争。

2.3.1 嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持
随着因特网技术的成熟、带宽的提高，ICP和ASP在网上提供的信息内容日趋丰富、应用项目多种多样。

像电话手机、电话座机及电冰箱、微波炉等嵌入式电子设备的功能不再单一，电气结构也更为复杂。

为了满足应用功能的升级，设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位RISC芯片或数字信号处理器DSP来增强处理能力；同时还采用实时多任务操作系统编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。

目前，国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的，如WindRiver,、
Microsoft、QNX和Nuclear等产品。

我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银
（CoreTek）公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem, 它不仅包括DeltaCore嵌
入式实时操作系统, 而且还包括LamdaTools交叉开发工具套件, 测试工具, 应用
组件等；此外，中科院也推出了Hopen嵌入式操作系统。

2.3.2 网成为必然趋势
为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。

针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口, 相应需要TCP／IP协议簇软件支持；由于家用电器相互关联（如防盗报警，灯光能源控制，影视设备和信息终端交换信息）及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。

为了支持应用软件的特定编程模式，如Web或无线Web编程模式，还需要相应的浏览器，如HTML、WML等。

2.3.3 支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗和低成本
为满足这种特性，要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性能，限制内存容量和复用接口芯片。

这就相应提高了对嵌入式软件设计技术要求。

如，选用最佳的编程模型和不断改进算法，采用Java编程模式，优化编译器性能。

因此既要求软件人员有丰富经验，更需要发展先进嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。

2.3.4 提供精巧的多媒体人机界面
嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受，重要因素之一是它们与使用者之间的亲和力，自然的人机交互界面，如司机操纵高度自动化的汽车主要还是通过习惯的方向盘、脚踏板和操纵杆。

人们与信息终端交互要求以GUI屏幕为中心的多媒体界面。

手写文字输入、语音拨号上网，收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。

目前一些先进的PDA 在显示屏幕上已实现汉字写入，短消息语音发布，但离掌式语言同声翻译还有很大距离。

2.4 影响嵌入式技术未来的若干软件新技术
嵌入式系统设计师们已利用现行嵌入式软件技术和PC机积累技术迎接新一代嵌入式应用；同时，发展影响深远的若干新的软件技术。

这些技术包括：行业性编程编口API规范，无线网络操作系统、IP构件库和嵌入式JAVA等。

2.4.1 日趋流行的行业性开放系统和备受青睐的自由软件技术
为了对付日趋激烈的国际市场竞争势态，设计技术共享和软件重用、构件兼容、维护方便和合作生产是增强行业性产品竞争能力的有效手段。

近几年，一些地区和国家的若干行业协会纷纷制定嵌入式产品标准，特别是软件编程接口API规范。

如，欧共体汽车产业
联盟规定以OSEK标准作为开发汽车嵌入式系统的公用平台和应用编程接口（OSEK的名称来自于德文“车内电子设备的开放系统的接口）。

OSEK规定了汽车控制器的通信规程、网络管理规则以及高效利用存贮器的嵌入式操作系统。

虽然业界专家怀疑OSEK标准是否能马上投入使用，而WindRiver等嵌入式软件公司已宣布推出兼容的操作系统，MotoWorks，充分利用行业软件技术开放带来的大笔商业利益。

我国数字产业联盟，也在制定本行业的开放式软件标准，提高中国数字产品的竞争能力。

看来，走行业开放系统道路是加快嵌入式软件技术发展的捷径之一。

此外，值得指出，国际上自由软件运动的顺利发展，GPL概念正对嵌入式软件产业深远影响。

嵌入式Linux多种原型的提出，和GNU软件开发工具软件的实用化进展，正为我国加快发展嵌入式软件技术提供了极好机遇和条件。

2.4.2 无线网络操作系统初见端倪
未来移动通信网络不仅能够提供丰富的多媒体数据业务，而且能够支持更多功能和更强的移终端设备。

为了有效地发挥第三代移动通信系统的优势，许多设备厂商针对未来移动设备的特点努力开发无线网络操作系统。

EPOC就是一例。

2.4.3 IP构件库技术正在造就一个新兴的软件行业
嵌入式系统实现的最高形式是单一芯片系统（SOC，System On Chip），而SOC的核技术是IP核（即知识产权核Intellectual Property Kernels）构件。

IP核有硬件核、软件核和固件核，硬件核主要指8/16/32/64位MPU核或DSP核。

硬件提供商以数据软件库的形式，将其久经验证的处理器逻辑和芯片版图数据，供EDA工具调用在芯片上直接配置MPU/DSP功能单元；而软件核则是软件提供商将SOC所需的RTOS内核软件或其它功能软件，如通信协议软件，FAX功能软件等构件标准API方式和IP核构件形式供IDE和EDA工具调用制成FLASH或ROM可执行代码单元，加速SOC嵌入式系统定制或开发。

目前一些嵌入式软件供应商纷纷把成熟的RTOS内核和功能扩展件，以软件IP核构件形式出售，如Microtec 的VRTXoc for ARM就是典型例子。

正在兴启的IP构件软件技术正为一大批高智小型软件公司提供发展机遇。

2.4.4 J2ME技术将对嵌入式软件的发展产生深远影响
众所周知“一次编程，到处使用”JAVA软件概念原本就是针对网上嵌入式小设备提出的。

几经周折，目前SUN公司已推出了J2ME（JAVA 2 Platform Micro Edition）针对信息家电的JAVA版本，其技术日趋成熟，开始投入使用。

SUN公司JAVA虚拟机（JVM）技术的有序开放，使得JAVA软件真正实现跨平台运行，即JAVA应用小程序能够在带有JVM的任何硬软件系统上执行。

这对实现瘦身上网的信息家电等网络设备十分有利。

这一技术动向势必对嵌入式设备特别是上网设备软件编程技术产生重大影响，更值得业界人事关注。

2.5 嵌入式软件的特点
嵌入式软件是基于嵌入式系统而言的，而嵌入式系统通常则被描述为：以应用为中心，软硬件可裁减，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。

它主要包括四个部分：嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统，以及应用软件系统。

嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有所不同。

2.5.1 软件要求固态化存储
为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。

2.5.2 软件代码高质量、高可靠性
尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高、片上存储器容量不断增加，但在大多数应用中，存储空间仍然是宝贵的，还存在实时性的要求。

为此要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度、提高执行速度。

2.5.3 系统软件(OS)的高实时性是基本要求
在多任务嵌入式系统中，对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关键，单纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的，这种任务调度只能由优化编写的系统软件来完成，因此系统软件的高实时性是基本要求。

2.5.4 多任务操作系统是知识集成的平台和走向工业标准化道路的基础
由上述我们可以把嵌入式软件的特征概括为四个字：“小”、“特”、“专”、“简”。

“小”，是指基于专用设备普遍的特点和需求，一般不会编写得太大。

“特”是指它一般根据某一系统的功能设计单独编写（或在既有软件上进行修改），是一种个性化很强的软件产品。

“专”不仅是从专用系统的角度来说的，而且出于系统功能、系统安全和功耗等方面最佳配置的考虑，嵌入式软件即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改，而这种修改显然不同于通用软件的“升级”。

“简”则是说嵌入式软件一般不要求其功能设计及实现上过于复杂（如一个小型的嵌入式Linux操作系统只需要引导程序、Linux微内核、初始化进程3个基本元素），简单既出于控制成本的目的，同时也是对系统安全的考虑。

2.6 嵌入式技术美好的未来
随着信息技术的发展，数字化产品空前繁荣。

嵌入式软件已经成为数字化产品设计创新和软件增值的关键因素，是未来市场竞争力的重要体现。

由于数字化产品具备硬件平台
多样性和应用个性化的特点，因此嵌入式软件呈现出一种高度细分的市场格局，国外产品进入也很难垄断整个市场，这为我国的软件产业提供了一个难得的发展机遇。

嵌入式支撑软件是嵌入式系统的基础，而与嵌入式操作系统紧密联系的开发调试工具是嵌入式支撑软件的核心，它的集成度和可用性将直接关系到嵌入式系统的开发效率。

目前，嵌入式系统工程师队伍迅速扩大，与他们紧密相伴的嵌入式系统开发工具的发展潜力十分巨大。

后PC 时代的数字化产品要求强大的网络和多媒体处理能力、易用的界面和丰富的应用功能。

无线网络通讯技术的迅速发展，使更多的信息设备运用无线通讯技术。

同时，Java技术的发展，对开发相关无线通讯软件起到推动作用，因此嵌入式浏览器、嵌入式多媒体套件、嵌入式GUI、嵌入式中文、嵌入式应用套件、嵌入式Java和嵌入式无线通讯软件成为嵌入式支撑软件的基本要素，能够组合应用或作为产品单独销售，其市场十分巨大。

另外，嵌入式支撑软件的发展也将带来一个繁荣的服务培训市场。

嵌入式系统主要有4个发展趋势：
●开放式平台架构，易于与其他系统整合；
●体积越来越小，性能要求更稳定，成本更低廉；
●应用趋向多元化，需要小批量、快速客制化的服务；
●功能趋向单一，集成的功能与一般PC不同。

3 J2ME技术简介
3.1 J2ME技术和嵌入式技术
用于嵌入式系统的Java被称为J2ME(JAVA 2 MICRO EDITION)。

与其它版本一样，J2ME 拥有Java技术本身的各种特点：在各种产品之间、在任何时间、任何地点、通过任何设备都能保持内在的一致性；代码具有可移植性；利用同一种 Java 编程语言；网络传递极为安全；利用J2ME技术编写的应用程序可升级，可扩展至可运行在J2SE和J2EE平台。

J2ME手机提供了HTTP高级Internet协议，使手机等移动手持设备能以Client/Server 方式直接访问Internet的全部信息，不同的Client访问不同的文件，此外还能访问本地存储区，实现交互式服务，超出了现在的基于文本的静态内容服务。

它是通过对无线设备上易用的、图形化的交互式服务的支持来运行的，因此，采用J2ME技术的手机、PDA和其它移动设备，用户就可在交互的在线状态下和脱机状态下下载新的服务，如股票动态报价及交易、银行交易、实时气象预报和电子游戏等。

通过GPRS的应用，使Java技术和J2ME平台得以为无线网络服务带来如下方便。

(1) 应用程序可按需下载。

用户可根据他们的需要下载应用程序，而不是购买由设备制造商预装了应用程序的设备。

这就保护了用户在无线设备上的投资，并使运营商强化和扩展了他们的服务。

(2) J2ME平台提供了一个类库，它可使应用开发商创建更为丰富的、更直觉的图形用户界面(GUI)。

这就使服务提供商可以更好地提供个性化的和多样化的应用与服务。

(3) J2ME平台使网络带宽的应用更为有效。

因为，应用程序可以下载到设备上并在本地运行，这样，仅仅是在数据从服务器上下载时才用到网络带宽。

(4) Java技术提供了跨平台的能力，并支持多种器件设备。

J2ME和MIDP（移动信息器件概览）可在任何被支持的系统上运行同样的应用程序。

(5) Java技术为无线设备创建了一个全新的开发平台，这一平台可以跨越多种设备和多个系统平台。

这样，服务提供商也可采用来自多个制造商的不同的设备，而无需对每个设备单独进行支持。

3.2 J2ME特点
3.2.1 J2ME特点
J2ME专门用来满足广大的,快速发展的消费市场需求,其覆盖很大范围内的设备，从小型的日常用品,如寻呼机到电视机置顶盒,这样几乎与桌面计算机功能一样强大的设备。

和那些较大的Java版本一样,J2ME同样具有如下特点:
●内在的一致性或跨平台性,使得它可以在任何地方,任何时间,任何设备上运行。

●强大的高级的,面向对象的编程语言,有广大开发者的支持基础。

●代码的可移植性。

●网络传输的安全性。

●J2SE和J2EE技术的向上可扩展性。

通过J2ME,Sun公司针对嵌入式消费者,提供了一个完整的端到端的解决方案,用来生成动态可扩展的网络产品和应用。

J2ME使设备制造商,服务提供商和内容开发商获取更大竞争优势,使它们通过向全球客户开发和发布更具有吸引力的全新应用和服务,从而获得新的利润源泉。

3.2.2 J2ME被定位到两类产品(高级层次中)
●共享的,固定的,连接的信息产品。

如图3-1
这一类产品就是标记有CDC(连接设备配置)的那一类产品,这类设备典型例子包括:电视机置顶盒,Internet电视,具备Internet功能的可视电话,高端通信器,车载娱乐及导航系统等.这类设备中有很大范围的用户接口能力,具有存储空间从2MB到16MB不等。

并具有稳定的,高宽带的网络连接,通常使用TCP/IP协议。

●个人的,移动的,连接的信息设备. 如图3-1
这类设备就是标记有CLDC(有限连接设备配置)的那一类产品.这类设备典型包括:蜂窝电话,BBC,个人组织器(Organizer)等。

这类设备中具有简单的界面(和普通的PC机比较).网络通信通常不是基于TCP/IP。

两类产品之间,并没有非常严格分得界限,一般我们根据产品的存储空间,带宽,电能消耗和物理上的特性来大致的区分。

图3-1 两类产品的定位[3]图3-2 三层体系结构
3.3 J2ME三层体系结构（如图3-2）
●Java虚拟机层 Java Virtual Machine
针对设备本地的操作系统定制的Java虚拟机的实现,支持制定的J2ME配置。

●配置层 Configuration。