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[转帖]J2ME开发及JBuilder工具的应用

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【摘要】本文对J2ME体系结构及MIDP应用程序开发过程进行深入研究，总结出了MIDP应用程序开发的基本流程和方法，开发工具的选择及其比较。JBuilder作为典型的Java IDE工具，结合JBuilder MobileSet 2.0提供强大的MIDP开发功能，在本文MIDP开发方法研究基础之上，继续对如何使用JBuilder结合MobileSet进行MIDP开发进行研究，总结了使用JBuilder工具的特征和关键。
【关键词】J2ME、CLDC、MIDP、JBuilder、MobileSet

在无线通信领域有两项重大的技术应用，一个是宽带CDMA技术，一个是IP技术。前者使无线通信获得更多带宽，3G的目标是静态速率达到2Mbps，而现在的2.5G技术（如国内正在建设的GPRS和CDMA2000 1X）都可达到115kbps的速率；后者使无线通信和因特网融合起来，实际上当前WAP2.0技术就采用已经很成熟的TCP、TLS和HTTP协议，而移动IP和IPv6技术将促使更多设备接入互联网，如各种设备、家电等。
就是在这样的环境下J2ME技术得以快速发展，J2ME用来为接入和即将接入互联网的设备提供应用开发平台和执行环境，本文则主要论述如何利用JBuilder进行快速的J2ME应用开发。
1. J2ME分层结构及MIDP简表
J2ME是SUN的JAVA2平台微型版（JAVA2平台3个版本之一，另两个是标准版J2SE和企业版J2EE），采用3层结构设计。最低层为配置层（Configuration），包括虚拟机（VM）和类库两部分，这一层与设备层（硬件及操作系统）关系紧密，由SUN提供参考规范和源代码，设备厂商根据设备特征进行相应的移植。当前J2ME提供有两个配置：连接设备配置（CDC）和有限连接设备配置（CLDC）。前者主要面向有较大内存和处理能力而只需有限功能的设备，如电视置顶盒、冰箱、汽车导航设备等，这些设备都有连接网络和相互交互的需求，其内存在2M以上；后者主要面向对内存和处理能力有较大限制的手持设备，如现在使用的手机、PDA等，现在及将来大多数这些设备都已经能够接入互联网，其内存范围160Kb（其中128Kb用于虚拟机及类库，至少32Kb用于CLDC规范所要求的应用程序堆栈空间）到2M。二者主要区别在于能提供给VM及应用程序的存储空间，CDC所用VM及类库实际是参考J2SE标准，去除了不需要的功能如AWT。CLDC所用VM（称作KVM）则有较大区别，包括类验证机制。对于下一代移动终端设备如智能电话、高端PDA，则是CDC所应用对象，因为它们将有超过2M的内存。
设备层之上是简表层（Profile），再之上则是应用层（Application）。简表层扩展了配置层功能为上层应用提供API，如果说配置层面向设备，简表层则面向应用。可以根据需要在CDC或CLDC基础之上提供多种简表，一个配置层之上也可以有多个简表。当前CDC之上有基础简表（Foundation Profile）和基于FP的Personal Profile和RMI Profile。CLDC之上则主要提供有移动信息设备简表（MIDP），即用于手机、PDA等移动终端的设备简表，提供API以支持无线应用的开发。
CLDC类库一部分来自J2SE，这部分类库是经过裁减的，去除了不必要的功能，主要包括java.lang包中的系统类、数据类型类、异常处理类，java.util包的集合类、时间类和附加工具类，java.io包的I/O处理类。CLDC专有类则主要是“通用连接框架（GCF）”，为CLDC提供网络连接功能，这些网络接口都是Connection类的子类，由类Connector所提供的方法调用，这些接口或类位于包javax.microedition.io。
CDC类库则是CLDC的超集，因此为CLDC开发的应用程序可以移植到CDC平台，由于CDC采用标准的J2SE VM，因此其开发与标准的J2SE开发一致，只是在用javac工具编译源代码时需要使用CDC的类库，即使用-bootclasspath参数指向CDC类库。
MIDP扩展了CLDC的功能，它继承了GCF并在此基础上增加了类HttpConnection，用以提供HTTP连接功能（尽管从理论上CLDC/MIDP可以提供socket、数据报、文件、NFS等多种连接类型，但现在标准的CLDC/MIDP仅支持HTTP协议，一些设备实现则提供了socket和HTTPS协议的支持），MIDP类库总结如下：
¨ java.io、java.lang、java.util，属于MIDP的核心包，分别用来提供系统I/O、语言支持和工具支持。包中的类来自CLDC并稍有增加，但都来自J2SE。
¨ javax.microedition.midlet，定义了MIDP应用程序，以及应用程序和它所运行于环境之间的交互。
¨ javax.microedition.lcdui，为MIDP应用程序提供用户界面API。
¨ javax.microedition.rms，用来为MIDlet提供持久存储的机制，应用程序可以存储数据，在以后需要的时候获取这些数据。
¨ javax.microedition.io，提供了基于CLDC通用连接框架的网络支持。
2. MIDP应用程序开发
这里讨论的J2ME无线应用开发主要是基于CLDC/MIDP的开发，其应用程序可运行于移植有KVM的手机、PDA等，这类设备由MIDP定义，即移动信息设备（MID），可看作一垂直应用市场。
可在PC（Windows、UNIX或Linux平台）上开发MIDP应用程序，编译成类文件形式，下载到目标设备上，经过类文件的验证（验证是否有不符合KVM规范的方法调用等）后即可解释执行。从源代码到最后应用程序的执行，整个过程如下：

图1 MIDP应用程序开发过程
这是开发一个MIDP应用程序的完成步骤，其中8和9可以在模拟器上进行，也可以把应用程序通过IrDA、RS232或OTA等方式之一下载到目标设备上运行。1、2步骤是在前期设计基础上编写源代码，其中资源文件可以是PNG图象或自定义结构数据，外部类库应该是符合CLDC/MIDP规范（即没有超出CLDC/MIDP的类或方法调用）的ZIP或JAR文件。生成的.java文件至少有一个是扩展了javax.microedition.midlet.MIDlet类的子类，并且实现几个规定的接口，比如下面的一个MIDlet程序：
import javax.microedition.midlet.*; //应用程序生命周期，和J2SE一样，包java.lang.*是默认加载的
import javax.microedition.lcdui.*; //MIDP用户界面
public class FirstMIDlet extends MIDlet implements CommandListener {
private Display display; // 引用MIDlet的Display 对象
private TextBox textBox; // Textbox 显示一条消息
private Command cmdExit; // 设定按钮用于退出MIDlet
public FirstMIDlet() { // MIDlet构造程序
display = Display.getDisplay(this);
cmdExit = new Command("Exit", Command.SCREEN, 1);
textBox = new TextBox("My First MIDlet", "Hello, J2ME！", 50, 0);
textBox.addCommand(cmdExit);
textBox.setCommandListener(this);
}
public void startApp() { // 必须要实现的接口，被应用管理软件调用来启动MIDlet
display.setCurrent(textBox);
}
public void pauseApp() { } // 必须要实现的接口
public void destroyApp(boolean unconditional) { } //必须要实现的接口
public void commandAction(Command c, Displayable d) { //检查一下是否选择了退出命令
if (c == cmdExit) {
destroyApp(false);
notifyDestroyed();
}
}
}
这是最简单且功能完整的MIDlet应用程序，其中接口startApp、pauseApp、destroyApp是必须要实现的，应用程序管理器（JAM）通过这些接口调用和控制应用程序，与Applet类似。除这个主类外还可以有其它辅助类，其要求和J2SE一致。
然后使用javac工具编译，javac工具来自J2SE，至少JDK 1.3版，编译时应该使用参数-bootclasspath并指向MIDP类库。之后使用preverify工具预验证，以保证生成的.class文件符合CLDC要求，这一步为每个类文件添加堆栈映射（stackmap，此属性为CLDC新定义）属性，增加类文件大小约5%。
此时可以用midp工具（来自MIDP实现的可执行文件）模拟运行，之后即可打包，需要编写一清单文件（清单文件参考CLDC/MIDP规范），用jar工具（来自J2SE）把预验证后的类文件、资源文件、清单文件打包。
要发布应用程序还需要编写一描述文件（JAD），JAD的要求同清单文件一致，可以自定义参数供应用程序调用。其中一个参数MIDlet-Jar-URL以URL方式指向JAR文件，移动终端设备通过JAM连接网络获取JAD，下载MIDlet-Jar-URL指向的JAR到设备中，通常JAM要先判断JAD与清单文件是否一致，应用程序是否有效，然后才决定下载。
运行时执行环境、JAR包、JAD文件和应用程序生命周期，这些要素构成MIDlet套件，由JAM管理，每个MIDlet套件可包含一个或多个MIDlet。
上面是一个MIDP应用程序开发的关键点，具体的开发方法及开发工具大致分为如下几种：
Ⅰ. 基本开发工具
最基本的开发方式是下载SUN提供的CLDC/MIDP参考实现及源代码，可根据需求编译生成一个CLDC/MIDP实现，并移植到设备上。配置好开发环境（CLDC/MIDP实现、JDK1.3）后即可采用上述方法和工具进行开发，多采用命令行方式，这是最原始的方法。
Ⅱ. J2MEWTK开发工具
这是SUN提供的便捷开发工具，用于Windows环境，同样需要先安装JDK1.3。源程序仍需要使用常规的文本编辑器，把编辑好的源文件及资源文件按一定要求放在规定目录下，J2MEWTK所提供的是菜单或按钮方式的命令。J2MEWTK中有相应的编译（和预验证一个步骤）、打包、模拟运行的菜单（或按钮），以及其它辅助工具。
Ⅲ. IDE工具
可以使用Forte For Java、JBuilder等IDE工具和J2MEWTK集成使用，它们除了有J2MEWTK的功能外，就是提供有可视化的开发工具。
3. 使用JBuilder MobileSet
JBuilder是Java程序员常用工具之一，在于它强大的可视化编程工具，集成的编译、运行和调试环境。要为JBuilder提供J2ME无线应用开发支持，需要在JBuilder基础之上安装MobileSet，建议安装2.0版，当前支持CLDC/MIDP的1.0.3版本，而JBuilder的版本应该是6。JBuilder MobileSet 2可从下面网址免费下载：
http://www.borland.com/jbuilder/mobileset/
同时还要下载相应的MobileSet序列号和许可密钥（免费），根据提示安装MobileSet并注册后，运行JBuilder会找到“Help|MobileSet Guilde”菜单项。使用菜单“File->New...”打开“Object Gallery”对话框，会出现一个新的页面标签“Micro”，此时图标“MIDlet”和“MIDP Displayable”是灰色的，只有生成一个MIDP项目后才能使用这两个图标。
3.1 JBuilder MobileSet的特征
JBuilder MobileSet是一个开放工具，能够与其它供应商提供的J2ME开发工具包集成在一起，当前提供了对下列厂商工具包的支持：
¨ Sun提供的J2ME无线开发工具包1.0.3版（J2MEWTK）
¨ 诺基亚的J2ME开发套件（http://forum.nokia.com）
¨ 西门子的SMTK开发工具包（http://www.siemens-mobile.de）
其中J2MEWTK已经包含在MobileSet 2的安装文件中，如果要使用J2MEWTK提供的开发类库，并且还没有安装J2MEWTK，可以在安装MobileSet 2时选择完全安装。MobileSet 2提供了下列辅助开发的工具：
¨ 用于CLDC/MIDP类的CodeInsight工具
¨ 类/包浏览器
¨ JDK转换工具
¨ 动态适配到任何J2ME简表，包括MIDP
和开发其它Java应用程序一样，JBuilder通过MobileSet提供了快速开发模板，包括MIDP项目模板，MIDP Displayable模板，MIDlet模板。它提供了RAD（快速应用开发）的可视设计器，支持MIDP UI元素。通过MobileSet还支持MIDP应用程序打包和OTA配置（Over the Air，上载和下载文件和MIDlet套件，用来配置应用程序到设备上）。
MobileSet能够用在JBuilder的个人版、专家版和企业版，但是一些功能不能用在个人版如JDK设置切换，打包器等。
3.2 配置JDK
前面已提到编译MIDP应用程序时需要设置特定的CLDC/MIDP类库，以避免使用默认的J2SE类库，在JBuilder中同样要进行类似设置。这是通过JDK配置选项实现的，JBuilder的设计独立于JDK，尽管每个JBuilder版本发布时会默认安装一个当时较新的JDK（类库），但还可以通过它的配置机制设置其它JDK，包括旧版本、更新版本或者OEM版的JDK，从而实现了JBulder的扩展性。
专家版和企业版的JBuilder可同时配置多个JDK，根据需要设置其中一个为默认即可，而个人版的却要在需要时重新配置每个JDK。安装MobileSet后可选择安装J2MEWTK、诺基亚和西门子的JDK，然后为设置的每个JDK自定义一个名称，并把其主目录指向这个JDK中\bin的父目录，需要注意的是JDK目录中不能有空格如c:\Program Files\ J2mewtk。
3.3 MIDP项目
JBuilder开发都以项目概念为中心，项目文件包含一个（属于这个项目的）文件列表以及项目属性，其中项目属性包括项目模板、缺省路径、类库和连接配置等，JBuilder使用这些信息加载、保存、编译和运行项目。使用Jbuilder开发环境添加、移除文件，或者设置、更改项目属性都会更改项目文件。可以在项目面板中看到项目文件作为主节点显示。
生成项目的便捷方式是使用项目模板工具，可用来设置项目名称、类型和模板，以及JDK、工作目录、备份路径和编译输出路径等。其中项目类型可选择.jpx或者.jpr，二者内容一样，区别是前者使用XML格式文件，因此适合于共享的项目。
而JDK则是前面所设置中的一个，并且只有选择CLDC/MIDP的JDK才能使用Object Gallery中的Micro选项。每个项目至少一个MIDlet主类，所以首先应使用MIDlet模板生成一个MIDlet主类。通过模板可以设置这个主类的类名、标题、屏幕类型和命令处理方式，其中屏幕类型有4个选择：(javax.microedition.lcdui.)Canvas、Form、List、TextBox，只有Form的扩展类才能添加其它的组件（Item的子类）。命令处理方式也有4个选择：
Ⅰ. <none> —— 通过其它的类设置commandListener，比如MIDlet类。
Ⅱ. Interface implementation —— 生成一个类并在类中实现commandListener接口，这种方式生成的类的大小会比适配器方式生成的小。
Ⅲ. Standard adapter —— 这种方式生成的代码采用标准适配器的形式：
class Foo {
private void jbInit() {
addListener(new Adapter(this));
}
}
class Adapter {
...
}
Ⅳ. Anonymous adapter —— 这种方式生成的代码采用匿名适配器的形式：
class Foo {
private void jbInit() {
addListener(new Listener() {
...
});
}
}
后两种适配器形式可以通过项目属性“Code Style”设置。如果要在这个MIDP应用程序中添加更多的屏幕，可以使用Displayable模板添加，或者通过MIDlet模板添加更多的MIDP应用程序到项目中。
生成应用程序框架后，就可根据本文第2部分要求添加所需代码，并使用JBuilder提供的便捷方式进行编译（预验证）、打包、模拟运行和发布，JBuilder提供有内置web服务器和ftp服务器，以方便开发者测试应用程序的发布。
如果使用MIDlet或Displayable模板生成一个Form类型的Displayable对象，则可以使用JBuilder的“MIDP设计器”定制用户界面，即从组件板上以拖拉方式生成UI元素，可用鼠标调整这些元素的位置或者进行复制、删除等操作，这就是JBuilder强大功能之所在。
如果是使用模板生成Displayable类，会自动生成jbInit()方法，当在Form中添加UI元素时，设计器会把代码添加进jbInit()方法。如果希望打开一个现有Displayable类到设计器，它已经有UI元素，但是没有jbInit()方法，首先需要生成一个jbInit()方法，然后把所有的UI元素转移进去。

【参考文献】
1. Connected Limited Device Configuration Specification Version 1.0a,
2. J2ME CLDC API 1.0
3. Mobile Information Device Profile(JSR-37) JCP Specification
4. Java Mobile Information Device Profile (MIDP) 1.0.3 Reference Implementation API
以上资料均来自http://java.sun.com/j2me
【SUBJECT】
This paper made a deep research in the architecture of J2ME and the developing process with MIDP, summarized the basic process and method of MIDP application developing, compared the alternate develop tools. As a typical JAVA IDE develop tool, JBuilder combining with JBuilder MobileSet 2.0 provided a powerful tool for MIDP developing. Based on the study of methodology in MIDP developing, the paper summarized the character and key of JBuilder as a MIDP developing tool.
【KEY WORD】J2ME、CLDC、MIDP、JBuilder、MobileSet

zan

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