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[24151] 2015-08-01_Java：过去、未来的互联网编程之王

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2015-08-01_Java：过去、未来的互联网编程之王 J a v a ： 过 去 、 未 来 的 互 联 网 编 程 之 王 e n i g m a   L i n u x 中 国   2 0 1 5 - 0 8 - 0 1 ( 点 击 上 方 点 击 上 方 公 众 号 公 众 号 ， 可 快 速 关 注 ， 可 快 速 关 注 ) 原 文 ： j a v a w o r l d 译 文 ： I m p o r t N e w   -   e n i g m a 链 接 ： h t t p : / / w w w . i m p o r t n e w . c o m / 1 6 4 1 1 . h t m l 点 击 “ 阅 读 全 文 ” 可 查 看 本 文 网 页 版 J a v a 对 你 而 言 是 什 么 ？ 一 门 你 大 学 里 学 过 的 语 言 ？ 一 个 I T 行 业 的 通 用 语 言 ？ 你 相 信 J a v a 已 经 为 下 一 次 互 联 网 爆 炸 做 好 了 准 备 么 ？ J a v a   一 方 面 为 嵌 入 式 计 算 做 了 增 强 ， 而 另 一 方 面 为 实 时 应 用 做 了 精 简 ， 本 文 将 介 绍 为 什 么   J a v a   是 I o T （ 物 联 网 ） 开 发 的 最 佳 语 言 。 为 嵌 入 式 计 算 增 强 、 为 实 时 系 统 精 简 为 嵌 入 式 计 算 增 强 、 为 实 时 系 统 精 简 — — 为 什 么 为 什 么   J a v a   是 最 适 合 是 最 适 合   I o T   的 语 言 的 语 言 自 1 9 6 9 年 至 今 ， 我 们 可 以 看 到 网 络 设 备 爆 炸 式 的 增 长 ： 从 最 初 四 个 大 学 的 计 算 机 群 构 建 成 的 A R P A N E T ， 直 到 现 今 互 联 网 上 有 两 亿 活 跃 用 户 。 而 不 久 之 后 的 将 来 这 一 数 字 将 会 呈 指 数 级 的 增 长 ， 从 几 亿 台 设 备 到 数 十 亿 嵌 入 式 处 理 设 备 。 我 们 生 活 的 方 方 面 面 都 将 通 过 网 络 设 备 接 入 互 联 网 ： 家 庭 、 工 作 场 所 、 汽 车 、 家 电 、 工 具 、 玩 具 — — 一 切 由 你 说 了 算 。 （ 译 者 注 ： 美 国 高 等 研 究 计 划 署 网 络   A d v a n c e d   R e s e a r c h   P r o j e c t s   A g e n c y   N e t w o r k ， 美 国 国 防 高 等 研 究 计 划 署 开 发 的 世 界 上 第 一 个 运 营 的 封 包 交 换 网 络 ， 它 是 全 球 互 联 网 的 始 祖 。 最 初 由 西 海 岸 的 四 个 节 点 ，   加 州 大 学 洛 杉 矶 分 校 （ U C L A ） 、 斯 坦 福 研 究 院 （ S R I ） ， 加 州 大 学 圣 巴 巴 拉 分 校 （ U C S B ） 和 犹 他 大 学 （ U T A H ） 构 成 ） 为 嵌 入 式 系 统 打 造 的 为 嵌 入 式 系 统 打 造 的 J a v a 十 九 年 前 ， D a v i d   L .   R i p p s   为   J a v a W o r l d 写 了 一 篇 介 绍 J a v a 和 嵌 入 式 系 统 相 关 的 文 章 。 如 果 你 想 要 明 白 嵌 入 式 系 统 编 程 、 移 动 互 联 设 备 、 物 联 网 三 者 之 间 的 相 互 协 作 ， R i p p s   的 文 章 依 然 是 非 常 受 用 的 。
虽 然 时 下 关 于 物 联 网 （ I n t e r n e t   o f   T h i n g s ） 的 闲 谈 有 部 分 炒 作 之 嫌 ， 但 本 质 上 来 说 ， 下 一 刻 在 互 联 网 中 将 要 发 生 的 改 变 ， 会 使 前 几 代 信 息 处 理 技 术 黯 然 失 色 。 物 联 网 不 只 是 流 口 常 谈 之 物 ， 而 是 改 变 世 界 的 新 技 术 。 参 考 下 面 的 时 间 线 ， 这 展 示 了 如 我 们 所 知 的 那 些 互 联 网 中 的 引 爆 点 ： 1 9 8 2 年 到 1 9 8 9 年 ： T C P / I P 网 络 诞 生 。 1 9 8 5 年 到 1 9 8 9 年 ： 互 联 网 商 业 化 开 始 出 现 。 1 9 9 0 年 到 1 9 9 1 年 ： 万 维 网 正 式 建 立 。 1 9 9 0 年 到 1 9 9 8 年 ： 传 统 计 算 机 真 正 意 义 上 被 重 新 设 计 为 互 联 网 设 备 。 1 9 9 6 年 至 今 : 虽 然 缓 慢 但 确 信 的 是 ， 我 们 步 入 了 由 移 动 互 联 网 络 设 备 （ 即 物 联 网 ） “ 统 治 ” 的 时 代 。 物 联 网 的 补 充 技 术 正 在 陆 续 上 线 。 H T T P / 2 作 为 新 版 的 关 键 网 络 协 议 ， 在 一 定 程 度 上 将 适 应 机 器 到 机 器 的 通 讯 。 T h i n g s e e   则 是 物 联 网 开 发 套 件 的 先 驱 ， 它 提 供 了 物 联 网 开 发 所 需 的 硬 件 。 硅 谷 智 者   T i m   O ’ R e i l l y   作 出 强 调 说 ， 物 联 网 的 成 果 远 不 只 是 将 咖 啡 机 、 电 冰 箱 这 种 无 关 紧 要 的 设 备 接 入 网 络 。 在 充 足 的 传 感 器 和 自 动 化 设 备 的 支 撑 下 ， 物 联 网 无 疑 将 会 是 人 类 的 巨 大 进 步 。 J a v a   在 即 将 到 来 的 变 革 中 将 承 担 主 力 军 的 角 色 。 物 联 网 是 怎 么 工 作 的 物 联 网 是 怎 么 工 作 的 2 0 1 4 年 9 月 ， A n d r e w   C .   O l i v e r 撰 写 了 这 样 一 篇 文 掌 ， 在 实 现 层 面 讨 论 了 网 联 网 在 团 队 协 作 中 的 重 要 性 。 在 这 种 情 况 下 ， 团 队 协 作 将 同 时 凝 结 人 类 与 计 算 机 。 由 于 设 备 不 只 是 和 人 类 用 户 沟 通 ， 也 需 要 和 其 他 设 备 沟 通 ， 从 根 本 上 新 的 功 能 出 现 了 — — 冰 箱 不 仅 能 够 知 道 你 的 番 茄 用 完 了 ， 它 还 可 以 以 你 的 名 义 订 购 更 多 。 普 适 计 算 的 成 功 之 处 在 于 ， 计 算 机 将 退 居 “ 幕 后 ” ， 与 其 他 连 接 的 设 备 一 起 运 算 出 实 事 与 事 件 及 解 决 方 案 。 只 有 可 执 行 级 别 的 结 果 将 会 被 提 交 给 用 户 。 互 联 网 的 成 就 将 使 我 们 不 再 考 虑 过 多 ， 因 为 物 联 网 无 缝 地 为 我 们 解 决 了 一 切 。 最 平 凡 的 例 子 往 往 是 最 有 说 服 力 。 在 最 近 的 新 闻 当 中 ， 我 们 亲 眼 见 证 了 一 系 列 令 人 印 象 深 刻 的 物 联 网 应 用 方 式 ， 包 括 农 业 害 虫 处 理 、 小 型 炸 弹 嗅 探 器 以 及 医 疗 诊 断 技 术 的 进 步 等 。 想 想 卑 微 的 自 动 贩 卖 机 的 代 替 品 — — 它 适 量 地 存 储 、 被 妥 善 地 维 护 ， 永 远 默 默 地 等 待 着 你 的 命 令 。 当 你 将 你 的 账 单 放 进 一 台 自 动 贩 卖 机 并 按 下 按 钮 执 行 你 的 购 买 时 ， 会 有 几 种 交 互 机 制 以 确 认 能 满 足 你 的 饥 饿 。 你 不 需 要 理 解 或 是 认 同 整 个 实 现 过 程 ， 你 的 胃 会 对 结 果 非 常 满 意 。 现 在 ， 我 们 有 了 具 备 物 联 网 功 能 的 自 动 贩 卖 机 了 。 当 你 在 启 用 物 联 网 的 自 动 贩 卖 上 购 买 时 ， 你 的 购 买 将 会 触 发 遍 布 全 球 的 操 作 以 保 持 库 存 的 均 衡 、 部 件 的 妥 善 维 护 ， 这 种 新 模 式 较 前 物 联 网 模 式 降 低 了 3 0 % 的 总 成 本 。 J a v a 的 嵌 入 式 计 算 之 旅 的 嵌 入 式 计 算 之 旅 现 在 只 有 少 数 人 意 识 到   J a v a   是 为 嵌 入 式 计 算 打 造 的 语 言 。 它 的 早 期 版 本 用 意 明 确 地 剑 指 诸 如 电 视 机 顶 盒 接 口 一 类 的 家 用 电 器 。 J a m e s   G o s l i n g   （ J a v a   之 父 ） 关 于 最 初 的 设 想 是 以 设 备 间 通 信 为 核 心 的 ， 他 设 想   J a v a   不 仅 仅 被 用 于 设 备 到 用 户 的 通 信 ， 同 时 也 被 用 于 设 备 到 设 备 的 通 信 。 二 十 年 之 后 ， 这 些 初 始 设 计 优 势 已 经 准 备 好 来 支 持 物 联 网 了 。 J a v a   的 普 适 性 也 使 之 非 常 好 地 适 应 物 联 网 。 来 自 世 界 各 地 的 大 量 的 资 源 倾 注 于 将   J a v a   传 输 给 新 一 代 程 序 员 ， 并 确 保 它 已 经 被 维 护 — — 以 支 持 所 有 依 赖 于 之 的 产 品 系 统 。 数 以 十 万 计 的 成 功 的 应 用 程 序 和 系 统 已 经 证 明 了   J a v a   的 才 能 。 对 于 探 索 嵌 入 式 编 程 的 开 发 人 员 来 讲 区 分 J a v a 平 台 的 部 分 是 很 重 要 的 。 没 必 要 为 嵌 入 式 开 发 做 出 编 写 或 阅 读 程 序 的 改 变 ： 好 的   J a v a   程 序 员 可 以 很 容 易 地 阅 读 嵌 入 式 系 统 的 源 代 码 ， 像 他 们 阅 读 典 型 的 桌 面 企 业 应 用 一 样 。 不 过 库 和 开 发 环 境 （ 特 别 是 开 发 和 测 试 的 环 境 ） 是 为 嵌 入 式   J a v a   编 程 所 定 制 的 。 确 保 你 有 正 确 的 嵌 入 式 开 发 环 境 。 J a v a   对 嵌 入 式 系 统 来 说 是 否 过 于 庞 大 ？ 对 嵌 入 式 系 统 来 说 是 否 过 于 庞 大 ？ 因 为 嵌 入 式 设 备 对 于 计 算 性 能 总 是 捉 襟 见 肘 ， J a v a   往 往 不 是 嵌 入 式 开 发 的 第 一 选 择 。 汇 编 、 C   甚 至 是   P y t h o n   都 能 在 局 限 的 内 存 、 低 功 率 的   C P U   或 是 有 其 他 硬 件 限 制 的 系 统 上 更 能 吃 得 开 。 然 而 ， 随 着 嵌 入 式 环 境 平 均 水 平 的 增 长 ， 近 些 年 来 这 种 妨
碍 已 经 逐 渐 在 消 失 。 嵌 入 式 环 境 下 新 的   J a v a   编 译 技 术 的 采 用 也 使 资 源 需 求 也 有 所 缩 减 。 2 0 1 5 年 年   J a v a   嵌 入 式 开 发 的 展 望 嵌 入 式 开 发 的 展 望 J a v a   早 在   1 9 9 6   年 就 有 了 进 行 嵌 入 式 编 程 的 资 质 ， 然 而 缺 乏 势 头 。 今 天 这 种 趋 势 发 展 迅 速 ， 一 套 为 嵌 入 式 打 造 的 生 态 系 统 — — 包 含   J a v a   标 准 和 工 具 — — 已 经 蓄 势 以 待 。 在   2 0 0 0   年 到   2 0 1 0   年 间 ， 基 于   J a v a   的 嵌 入 式 或 “ 微 ” 计 算 集 中 在   J 2 M E   （ J a v e   2   P l a t f o r m ,   M i c r o   E d i t i o n ） 是 一 个 普 遍 事 实 。 现 在 ，   J a v a   平 台 ， 微 型 版 本 或 者 说   J a v a   M E 已 经 是 标 准 的 嵌 入 式 应 用 运 行 环 境 了 。 尽 管 J a v a   M E 和 它 的 概 念 — — 特 别 是 p r o f i l e s 和 c o n f i g u r a t i o n s   — — 依 然 非 常 关 键 ， 但 移 动   J a v a   开 发 者 往 往 更 专 注 于 A n d r o i d 和 H T M L 5 的 用 户 界 面 。 移 动 电 话 是 最 常 见 的 嵌 入 式 计 算 机 ， 现 在 销 售 的 手 机 大 约 有 五 分 之 四 基 于 安 卓 系 统 。 （ 虽 然   A n d r o i d   支 持   J a v a   M E ， 但 这 两 个 有 不 同 的 产 品 生 命 周 期 ， 而 且 尚 不 清 楚 谁 将 决 定 什 么 会 是 下 一 代 实 际 嵌 入 式 设 备 的 应 用 程 序 环 境 ） 。 （ 译 者 注 ：   p r o f i l e s   常 译 作 简 表 ， 是 某 个 行 业 或 某 个 领 域 内 的 特 性 概 括 ， 每 套 简 表 专 门 针 对 某 一 类 设 备 ； c o n f i g u r a t i o n s   常 译 作 配 置 ， J a v a   M E 引 入 了 配 置 的 概 念 ， 屏 蔽 了 不 同 硬 件 设 备 的 物 理 特 性 ） 简 表 （ p r o f i l e s ） 和 配 置 （ c o n f i g u r a t i o n s ） 在 嵌 入 式 编 程 中 是 非 常 关 键 的 概 念 。 一 个 像 M I D P （ M o b i l e   I n f o r m a t i o n   D e v i c e   P r o f i l e ， 移 动 信 息 设 备 配 置 文 件 ） 这 样 的 嵌 入 式 简 表 是 一 套   A P I   的 集 合 ， 用 于 支 持 相 关 的 设 备 。 而 配 置 则 是 一 套 框 架 规 范 。 不 严 谨 地 将 配 置 看 作 是 简 表 的 所 属 ， 也 许 有 助 于 理 解 简 表 这 一 概 念 ， 包 括 最 显 著 的   C L D C   （ C o n n e c t e d   L i m i t e d   D e v i c e   C o n f i g u r a t i o n ） 或 称 之 为 有 线 连 接 设 备 配 置 也 符 合 这 一 所 想 。 ( 见   “ J i m   C o n n o r s ’   W e b l o g ”   以 了 解 更 多 有 关 应 用 于 物 联 网 的 简 表 和 配 置 ) 。 除 了   J a v a   M E   的 简 表 和 配 置 之 外 ， 一 小 撮 企 业 级   J a v a   技 术 持 有 嵌 入 式 开 发 的 潜 力 。 用 于 分 布 式 资 源 管 理 与 监 测 的 J a v a   管 理 扩 展   （ 即 J M X   J a v a   M a n a g e m e n t   E x t e n s i o n s ） 可 以 在 有 朝 一 日 完 整 地 补 足 嵌 入 式 的 定 义 。 R e a l - t i m e   J a v a   （ 实 时   J a v a ） 在 物 联 网 嵌 入 式 编 程 中 也 占 据 着 重 要 地 位 。 J a v a   的 实 时 模 型 与 工 具 的 实 时 模 型 与 工 具 在 医 疗 、 运 输 、 制 造 和 其 他 行 业 中 ， 连 接 传 感 器 与 效 应 器 的 嵌 入 式 应 用 程 序 对 于 实 时 要 求 非 常 高 。 可 预 测 的 、 准 确 的 结 果 对 于 心 脏 起 搏 器 、   发 动 机 控 制 器 ， 管 道 阀 门 等 等 都 关 乎 生 死 ， 而 不 只 是 恼 人 的 堆 栈 回 溯 。 虽 然   J a m e s   G o s l i n g   想 让   J a v a   去 完 成 普 遍 的 实 时 要 求 ， 但 在 早 年 间 实 时 并 不 是   J a v a   的 强 项 。 尤 其 是 很 多   J a v a   运 行 时 （ J a v a R u n t i m e s ） 声 名 狼 藉 ， 全 因 为 它 们 并 不 可 靠 或 者 至 少 也 在 处 理 垃 圾 回 收 的 时 候 不 协 调 。 R T S J （ R e a l - T i m e   S p e c i f i c a t i o n   f o r J a v a ， 即   J a v a   实 时 规 范 ） 以 及 相 关 标 准 用 以 处 理 这 些 事 件 的 时 间 不 确 定 性 — — 定 期 或 零 星 的 任 务 调 度 、 任 务 期 限 和   C P U   时 间 预 算 、 垃 圾 收 集 线 程 、 启 用 某 些 任 务 以 避 免 垃 圾 收 集 延 迟 的 定 量 供 给 。 R T S J   被 批 准 于 2 0 0 2 年 ， 已 经 被 许 多 J a v a 虚 拟 机 实 现 。 虽 然 R T S J 在 2 0 1 5 年 2 月 之 前 一 直 被 J a v a 社 区 进 程 （ J a v a   C o m m u n i t y   P r o c e s s ） 列 为 搁 置 项 目 ， 但 过 去 十 年 中 专 家 们 一 直 积 极 地 对 其 进 行 改 善 与 更 新 。 举 例 而 言 ， J a m a i c a V M   就 是 一 套 由   a i c a s   G m b H   支 持 的 R T S J 实 现 方 案 ， 现 在 免 费 提 供 给 教 育 或 其 他 非 商 业 用 途 使 用 。 实 时 系 统 的 时 间 线 实 时 系 统 的 时 间 线 嵌 入 式 尤 其 是 实 时 标 准 发 展 的 时 间 线 普 遍 较 典 型 消 费 软 件 长 的 多 。 一 个 成 功 的 移 动   A p p   可 能 在 六 个 月 间 达 到 峰 值 并 消 失 出 视 线 ， 而 在 医 疗 设 备 ， 汽 车 和 工 厂 的 嵌 入 式 软 件 往 往 需 要 几 十 年 的 可 靠 运 行 。 而 影 响 这 些 应 用 程 序 的 已 发 布 标 准 相 应 地 需 要 更 长 时 间 来 起 草 。 最 近   O r a c l e   推 出 了 J a v a   S E   实 时 系 统 ， 暗 示 着 J a v a   S E   已 经 被 充 分 增 强 以 满 足 “ 软 ” 实 时 要 求 。 “ 软 ” 在 这 里 至 少 有 两 个 截 然 不 同 的 含 义 。 一 是 要 求 有 软 件 有 平 均 水 平 的 性 能 表 现 ， 例 如 ， 一 次 普 通 的 银 行 交 易 在   3 0 0   毫 秒 内 被 发 送 就 足 够 好 了 。   “ 硬 ” 实 时 要 求 是 完 全 不 同 的 ， 例 如 某 个 机 动 电 磁 阀 ， 在 应 用 程 序 接 收 警 报 的 四 分 之 一 秒 内 关 闭 都 是 最 坏 情 况 。 “ 硬 ” 实 时 的 最 关 键 要 求 在 这 种 意 义 上 来 讲 ， 即 是 最 坏 情 况 能 被 预 测 。 对 很 多 嵌 入 物 联 网 的 应 用 来 讲 ， “ 软 ” 实 时 是 完 全 合 格 的 。 对 于 需 要 硬 实 时 支 持 的 应 用 程 序 ， J a v a   开 发 人 员 很 大 程 度 上 转 向
J S R - 3 0 2 ： 安 全 关 键 型 的   J a v a   技 术 。 这 个 规 范 是   J a v a   实 时 规 范 的 一 个 子 集 ， 它 部 分 依 赖 于   C L D C 。 除 了 其 他 特 性 之 外 ， 安 全 关 键 型 的   J a v a   定 义 了 自 己 的 并 发 模 型 和 实 时 线 程 。 T h e   O p e n   G r o u p   最 初 在   2 0 0 3   年 开 始 致 力 于 安 全 关 键 型   J a v a   的 工 作 。 今 春 在 被 问 及 该 规 范 的 状 况 时 ， J S R   3 0 2   规 范 的 主 管   D o u g   L o c k e 估 计 在 长 期 的 酝 酿 后 ， 在   2 0 1 5   年   5   月 初 将 会 有 一 个 规 范 被 认 证 ， 其 中 包 含 一 套 实 现 方 式 的 参 考 。 嵌 入 式 嵌 入 式   J a v a   的 未 来 前 景 的 未 来 前 景 J a v a   在 嵌 入 式 编 程 中 有 诸 多 期 许 ， 而 为 使 之 能 够 满 足 即 将 到 来 的 物 联 网 大 爆 炸 中 的 需 求 与 契 机 ， 还 有 长 远 的 路 要 走 。 未 来 几 年 中 ， 数 百 亿 美 元 的   J a v a   驱 动 的 设 备 将 作 为 物 联 网 的 一 部 分 被 投 入 使 用 。 我 下 一 篇 相 关 话 题 的 文 章 会 分 别 以 爱 好 者 和 商 业 环 境 为 例 ， 列 举   J a v a   嵌 入 式 编 程 的 具 体 实 例 ， 并 更 加 深 入 地 解 释 为 何   R T S J   2 . 0   对   J a v a   实 时 编 程 的 影 响 会 远 远 超 越 传 统 领 域 。 I m p o r t N e w 微 信 号 ： i m p o r t n e w 可 能 是 东 半 球 最 好 的 可 能 是 东 半 球 最 好 的   J a v a   微 信 号 微 信 号 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 商 务 合 作 Q Q ： 2 3 0 2 4 6 2 4 0 8 招 聘 和 猎 头 服 务 Q Q ： 2 3 0 2 4 6 2 4 0 8 投 稿 网 址 ： t o p . j o b b o l e . c o m 阅 读 原 文
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