無線手持設備市場對Java產生了巨大的需求增長，目前每10臺新出手機中就有8臺支持Java。本文關注嵌入式設備Java平臺的性能問題，詳細介紹振戎融通自主研發的Java虛擬機產品——JMO＋（JMOplus）的性能優化技術。

在過去的幾年里，Java已經在各個領域得到了廣泛的應用，尤其是無線移動領域，全球180多個移動運營商已經推出了Java下載服務。無線手持設備市場對 Java產生了巨大的需求增長，目前每10臺新出手機中就有8臺支持Java。廣大的消費者，運營商，服務/內容提供商以及手機制造商強烈渴望手機的 Java性能更加強勁，支持更多更復雜的應用，為產業鏈各方帶來更多商機和收入，為用戶帶來更豐富多彩的增值應用。

北京振戎融通通信技術有限公司（以下簡稱振戎融通）一直致力于嵌入式Java技術的研究、開發和推廣，立志通過對國際先進技術的引進、掌握和創新，迅速實現專有技術的國產化，最終擁有整套先進技術產品的自主知識產權。本文著重關注嵌入式設備Java平臺的性能問題，詳細介紹振戎融通自主研發的Java虛擬機產品—— JMO＋（JMOplus）的性能優化技術。

Java功能和性能支持

嵌入式Java經過幾年的蓬勃發展，所支持的應用越來越豐富，功能也越來越強大，諸如3D游戲、多人聯網等更高級的支持也已紛紛涌現。運營商和手機制造商希望出現更具可玩性的游戲，并期望充分利用 Java技術發展諸如商務、定位、視頻等各種各樣的增值服務，以期帶來更多收入。

為了支持這些新的業務，Java虛擬機必須不斷集成新的API。因此， JCP（Java Community Process）這一業界唯一的Java標準化機構不斷制定、發布相應功能的技術標準。 2004年振戎融通公司正式成為JCP成員，并且是幾個重要JSR 標準的專家組成員，參與這些標準的制定工作。振戎融通JMO＋產品最為廣泛的支持了現在比較流行和通用的JSR標準，并根據市場的需求和客戶的需要提供一些擴展功能的支持，在功能上能夠提供給一個功能強大的移動Java運行平臺，能夠讓用戶感受到JAVA的豐富多彩，可以說JMO＋產品在功能支持方面處于行業的領先地位。

北京振戎融通通信技術有限公司針對市場的需求，在JMO＋性能方面運用了多種技術進行優化，針對不同的硬件平臺采用不同的優化技術，以提供最優的性能體驗。

Java虛擬機的性能瓶頸

Java 是一種解釋執行的語言，它的優勢是“一次編譯，到處運行”，因此Java具有很好的可移植性，開發和發布Java應用都很便捷，快速上市，節約成本；另外一個優勢是Java字節碼代碼密度高，程序體積較小，便于進行下載，和裝入資源有限的嵌入式設備中。這種優勢是明顯的，但對于嵌入式Java來說，由于其機制而帶來了不可避免的性能瓶頸。業界針對這個性能瓶頸都在尋找各自不同的解決之道，振戎融通在這方面也進行深入的研究，在解決這個性能瓶頸的方面取得了不菲的成績，性能解決方案處于業界領先地位。

Java性能優化方案

加快Java執行速度的方法包括幾種軟件方案，如字節碼解釋器優化、即時編譯器、預先編譯器、動態自適應編譯（DAC）等。這些方法都能在一定程度上提高Java的性能，但同時也會帶來一些負面影響，比如這些軟件方案通常會增加對功耗、內存的需求，或是延長啟動時間以致系統存在停頓感等現象。

硬件的解決方案有專用Java處理器和 Java協處理器，以及ARM推出的Jazelle DBX硬件指令集。這些方案在解決Java的效率方面的確發揮了重要作用，并有可能是今后的一個發展方向，特別是Jazelle技術。但是，硬件的解決方案將增加硬件成本和嵌入式設備系統的設計成本，并降低靈活性，這是設備制造商不愿意接受。因此，硬件的解決方案可以用于高端市場，但對成本敏感的中低端市場來說，該方案存在成本壓力。

JIT和AOT編譯器

JIT或 AOT編譯器是把字節碼動態地編譯成目標平臺的本地碼，然后直接執行。顧名思義，AOT編譯方案就是在應用下載完后編譯所有代碼，而實際上，某些代碼很有可能根本就執行不到。JIT編譯方案則是在運行到某段代碼之前，才對這一段代碼作即時編譯。這種即時處理策略會讓用戶在選擇啟動應用程序后，需要等待很長一段時間，程序才真正運行起來。另外，有研究顯示，動態編譯會導致代碼大小增大4~6倍。因此，除了降低應用程序的啟動速度外，無論JIT還是AOT方案，都需要很大的額外內存來保存編譯生成的本地碼。

DAC動態自適應編譯

動態自適應編譯（DAC）是一種彌補 JIT編譯器缺點的方法。它采用通常被稱為的混合軟件方案，可以被看成是JIT編譯器和字節碼解釋器的組合。在開始階段，程序解釋器開始執行，同時軟件對代碼進行分析并決定哪些關鍵代碼需要被編譯，這些關鍵代碼被鑒別出來后，即被編譯成本地碼運行。

Jazelle DBX技術

Jazelle DBX 是一種硬件架構擴展技術，為ARM處理器引入了第三套指令集—Java字節碼。新指令集建立了一種新的狀態，處理器在此狀態下處理Java字節碼取指、譯碼和維護Java操作數棧。這種硬件架構擴展技術，重用已有的處理器資源不會增加額外的硬件成本和功耗，帶擴展的內核能夠同時執行Java字節碼及本地碼，開發者可以充分利用已有的操作系統、應用程序開發技術，在Java程序可移植性和性能之間取得很好的平衡。

JMOplus的性能優化方案

振戎融通在解決性能優化問題時，深入的分析了目前的軟件和硬件的解決方案，總結其中的優勢和弊端，綜合運用了這些優化方法，并進行了相應的改進。

每一種優化方法都有其存在的道理，針對某種情況的優化效果是最好的，但在某種情況下，其弊端表現的又十分的明顯，我們經過了大量的實際測試數據，將各種性能優化方案有機的結合在一起，讓他們共同發揮作用，即解決了性能的優化，又在相當的程度上避免因為引入優化算法而帶來的負面影響。

比如采用 AOT和DAC的結合方案，通過大量的應用測試數據統計分析，找出調用頻度最高的Java API進行AOT，這樣即得到了AOT的快速執行，又最大限度的控制了因為AOT而帶來的體積膨脹，優化DAC的選擇算法，使得Java虛擬機避免陷入盲目的編譯過程，制定DAC的執行時機，在應用啟動時，關閉DAC功能，這樣不會因為DAC的編譯而讓用戶忍受漫長的應用啟動階段。

根據不同的終端，動態的調整AOT和DAC的搭配比例，比如，在RAM相對ROM空間需求寬松時，將DAC的比例提高；在ROM相對RAM空間需求相對寬松時，將AOT的比例提高。

在支持Jazelle指令集的情況下，加入Jazelle加速技術，并調整AOT和DAC的相關參數，將Jazelle支持的Java指令，并不進行AOT和DAC的優化，而直接由芯片直接執行，這樣即增加了效率而且節省了功耗。

還進行市場的進一步細分，比如針對游戲市場，定位市場，商務市場等，每個細分市場，其運行的Java應用都會有所側重，進而其使用和調用的Java API的頻度分布也是不同的，根據調用頻度的分布，調節AOT和DAC在不同市場的優化方案會更加有效。

振戎融通不僅擁有了先進的性能優化技術，并且更深入的挖掘優化的細節，使得JMO＋產品在業界處于領先的地位。經過業界權威測試工具測試比較表明，JMO＋在功能、性能和質量上已經達到了國際先進水平。目前JMO＋已經獲得摩托羅拉、三星、LG、SKTT、TCL、UT等國內外主流手機廠商采用，已經有近 20款、100萬臺手機采用，成功取得了規模化商用。

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意法半導體/ST/STM