java十年有成——谈j2me的发展历史

java本来就是为了嵌入式系统而生
1990年12月，sun内部由james gosling、patrick naughton以及mike sheridan成立了一个叫做green team的小组。green team小组的主要目标，是要发展一种新架构，而这种架构必须能够在消费性电子产品作业平台上运行，现在我们普遍认识的pda、手机或是信息家电(ia)，都是属于这种架构的目标平台。接着，green team在1992年的9月3号，发表了一款由java 技术之父 james gosling所领军研发，名叫star seven(*7)的机器，研发出一部交互式的掌上型家用娱乐装置，可透过使用动画触碰式屏幕的使用者接口来控制其它电子设备。
经过了13年的时间，现在我们检视j2me的发展历史，我们可以发现，虽然在1999年，java被切割成j2se、j2me、j2ee，所以有了j2me这个名词的出现。但是java并非1999年开始才开始发展嵌入式系统上的应用。其实，java本来就是为了嵌入式系统而发展的一种架构。即使目前大家多半将java的应用聚焦于企业上的j2ee应用。但是严格来说，j2me才是java真正“回归本心”的领域。

半路杀出的personal java
personal java是正规java版本的一个分支，其目的在于能够让pda或高阶手机执行java程序，目前在windows mobile或symbian os(仅限采用uiq或nokia series 80的行动电话)平台上都可以开发personal java应用程序。
虽然从java 1.0发表之后，java就被广泛地使用在桌上型应用程序以及applet的开发上，但是，从java 1.1开始，java又回到了它一开始的老路-也就是嵌入式系统方面的应用，在当时sun microsystems发表了embedded java与personal java（也有人简称为pjava）这两项规格。personal java的规格是从java 1.1之中所分支出来，因此personal java的规格是根据java 1.1的规格而制定的，但是并非java 1.1的全部规格都包含进来，所以personal java只能算是java 1.1平台的子集合。
personal java特别适合用在具有丰富图形显示能力的消费性电子产品上面，于是我们可以发现sun microsystems网站上对于personal java的参考实作是建立在windows mobile产品(过去叫做pocket pc)上头的。
在1999年，一般pda或手机的能力，离personal java所需要的硬件条件仍有很大的一段差距，因此personal java并不是一个很成功的产品。因此sun microsystems在此时将java区分成j2se、j2ee、j2me这三块，希望可以重新塑造整个架构，尤其是j2me，希望java可以在嵌入式系统的领域有所发展。

j2me从何而来?
谈到j2me，大家就会联想到kvm这个名词， kvm的设计者antero taivalsaari，最早在sun microsystems参与spotless project，这个项目才是j2me的最早起源。由于antero taivalsaari曾经在世界知名电信设备制造商工作，所以他有了在手机上开发jvm的概念，后来得到公司支持，就有了各位所知的kvm(k virtual machine)。
最早应用kvm的产品，就是一个可以在palm os上执行的kjava。kjava并不算是一个正式产品，只能算是一个概念测试产品。开发人员会开发名为spotlet的应用程序，透过工具和kvm的辅助，应用程序就可以在pda上执行。虽然kjava早已成为过去式，但是仍有电信厂商使用这个名词，作为手机上java平台的名称，不过，已经不是真正的kjava了。有了kjava的发展经验，sun着手设计j2me的架构，让j2me可以应付未来嵌入式系统的发展。

j2me整体架构
j2me最基本的规范制定在jsr-68(java规格编号第68号)，在此规格里头定义了j2me的技术架构。根据此规范，j2me由三种类型的规范堆栈而成，分别是configuration、profile以及optional packages。这三种类型的规范定义由其它的规范所定义。
在最底层的configuration规范，定义了硬件所必须具备的能力，比方说硬件至少具备多少rom、ram，cpu的频率最少应该是多少，连接网络时频宽至少要多快。configuration规格之中定义了一组低阶的api，这代表java至少必须提供的低阶功能，这组低阶的api就是核心类别函数库的子集合。
在configuration之上的规范称为profile。profile针对各种不同机器的特性定义了高阶的api，这些高阶的api通常都是与其它平台不相关的扩充类别函数库。这些高阶api决定了该种机器上java程序的撰写方法。比方说行动通讯装置(手机、pda等)这类型装置上java程序的撰写方式，以及能够调用的api，都定义在midp(mobile information device profile)之中。
就算是同类型的装置，有些功能也不一定具备(有些厂商的机器可能有，有些厂商的机器可能没有，例如手机上的照相机、和弦铃声等)，这些功能就定义在“厂商选择性实现套件(optional package)”之中，比方说，有的厂商会提供简单的数据库管理系统(dbms)在该装置上，那么他们就会实现jdbc optional package。不提供数据库管理系统的厂商就不需要实现jdbc optional package。所以称作厂商选择性实现套件。
所谓的厂商选择性实现套件，意思是说，这是一组和其它规格(或api)没有任何相依性的类别函数库，如果厂商愿意提供这样的功能给程序设计师(通常是因为硬件具有充分的能力可以完成规格之中所制定的功能)，就会将这组类别函数库实现出来，程序设计师也可以利用这些功能开发出功能更多的应用程序。

midp工业标准
虽然j2me架构完整，但是目前的发展，除了personal profile之外，最大的应用在于架构在cldc之上的midp。目前所有标示可以支持java的手机，所支持的都是midp，几乎所有的无线通讯厂商皆采用midp作为其开发程序的标准。
在midp 1.0的时代，由于规格上本身的功能不足，使得许多厂商不得不加入自己专属的api，例如震动、背光、声音等扩充功能(例如:nokia ui api)，以弥补midp平台的不足。
到了midp 2.0，增加了许多众所期盼的功能，但是，即使规格更清楚了，即使很多新功能都已经由jcp制定成标准的optional packages，这些问题依然无解。市面上的midp平台仍然处于混乱状态。开发者必须在执行时期侦测各种专属api和optional package的存在，这会增加多余的程序代码。平台的混乱会造成在某个装置上可以顺利安装及执行，而到了其它装置时，有可能无法执行，甚至有可能连安装都有问题，所以开发者通常要开发好几种版本的midp应用程序供各种厂牌、各种型号的装置使用。
为了解决上述问题，进一步提高midp应用程序的可移植性，sun microsystems以midp 2.0规格为核心，设计了jtwi规格。未来的无线通讯平台，将不会只有符合midp 2.0规格，而是必须要符合jtwi规格。这将是j2me软件在可移植性上的一大突破。jtwi(java technology for wireless industry)是一个统合性的规格，其目的是为了确保midp软件的可移植性。所以jtwi规格除了规范无线通讯平台(特别是手机)所必须支持的j2me标准之外，也对既有规格中模糊不清的地方与以加强。所以新款的手机为了加强移植性，都会支持jtwi标准。jtwi只是一个统合性的规范，并没有制定任何新功能，目的只是要统一当前平台混乱的现象，让j2me应用程序更具可移植性。jtwi主要分成几个部分:
1 .规定平台必须支持的api。
2 .统一的应用程序执行环境。
3 .既有规格的理清与加强。
在规定平台必须支持的api的部分，jtwi规定至少必须支持cldc 1.0、midp 2.0以及wma 1.1:

所以，只要厂商宣称支持jtwi平台，那么代表一定支持cldc 1.0、midp 2.0以及wma 1.1规格之中的所有功能。另外，厂商可以根据装置本身的能力，将cldc 1.0提升成cldc 1.1，可以加入mmapi 1.1。因此实际上jtwi平台会有一下几种组合方式:
其中，cldc 1.1 + midp 2.0 + wma 1.1 + mmapi 1.1是最完整、功能最强平台。
在统一应用程序执行环境方面，过去让j2me应用程序开发者最为头大的问题有以下几项:
● 应用程序的大小可以多大?
● 执行时期的内存有多少可以使用?
● 有多少内存空间可以作为永久储存之用?
由于规范中对于j2me应用程序本身的大小和执行环境没有很详细地规范，使得每家厂商都有自己的规范，比方说nokia限制应用程序最大只能30 kb，motorola则可以支持50 kb以上的应用程序。这些规范都严重地困扰着开发人员。这些问题在jtwi之中都获得改善。
jtwi定义了应用程序的标准大小(standard-size application)。jtwi规定，可以执行j2me应用程序的行动通讯装置，至少可以容许大小为64 kb以上的程序主体(jar文件)、5 kb以上的应用程序描述文件(jad文件)、以及30 kb以上的永续储存空间、执行时期的内存(heap memory)为256 kb。上述大小只是底线，厂商可以视装置的实际能力支持更大的内存空间。标准应用程序大小(standard-size application)将成为一个计算用的单位，举例来说，厂商会说这个装置可以安装20个标准应用程序，开发者所撰写的程序可以说这个程序需要占掉3个标准应用程序的空间。
至于对既有规格的理清与加强的部分，我们将在往后章节一一说明。最重要的一点是，jtwi规定，该装置所支持的任何媒体格式(例如图片、声音、影像等)都应该能够使用http 1.1获取，也就是说，存取这些媒体时所使用的url都必须能够接受http作为存取的通讯协议。