一种基于JAVA技术的实时中间件的研究与开发

论文摘要

随着互联网技术的不断发展Java在分布式系统中的应用和实时方面的应用越来越广泛,但是普通Java平台Java虚拟机垃圾回收器的不定期启动问题无法保证实时系统运行的实时性及执行可预测性的要求,影响了Java在实时方面的应用。虽然Java实时规范增强了Java语言的开放性,使它能够用来构建实时系统,但是要实现Java实时规范,要求具备操作系统、Java运行时环境和Java类库的支持,不适合在通用Java平台开发实时系统。而采用实时中间件是解决通用Java平台分布式应用实时问题的一种有效途径。本文主要针对Java应用于软实时系统时通用平台下的Java虚拟机垃圾回收器（GC）的不定期启动问题展开研究,设计了一个基于动态优先级的实时Java垃圾回收的组件。主要思想是首先把Java线程的优先级按任务的重要程度分为两个等级:关键线程和非关键线程,提前设置好任务的优先级,再通过计算垃圾回收的时机即计算出垃圾回收的周期上限TGC,在任务运行时间最长不超过TGC的时间内提升GC的优先级为非关键线程的最大值,从而使GC在不影响关键线程的情况下能提前回收内存中的垃圾,使虚拟机的内存达不到饱和的程度,目的是为了提高通用环境下Java关键线程的实时性及执行可预测性。通过理论分析和实验验证,结果表明采用本文开发的组件可以通过提前设置任务的优先级,再通过计算垃圾回收的启动时机,在任务运行时间最长不超过TGC的时间内提升GC的优先级提前调度GC,从而使GC在不影响关键线程的情况下能提前回收内存中的垃圾,使虚拟机的内存达不到饱和的程度提高了通用环境下Java关键线程的实时性及执行可预测性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 课题研究内容
• 1.5 论文的结构
• 第二章 Java实时中间件
• 2.1 实时系统概述
• 2.1.1 实时系统的基本概念和分类
• 2.1.2 实时系统的组成及其特征
• 2.1.3 实时调度
• 2.2 实时中间件
• 2.2.1 中间件的概念
• 2.2.2 实时中间件的概念
• 2.2.3 实时中间件设计原则
• 2.3 实时Java技术概述
• 2.3.1 垃圾回收
• 2.3.2 Java虚拟机的执行
• 2.3.3 任务调度
• 2.3.4 任务同步
• 2.4 基本的垃圾回收算法
• 2.4.1 引用计数器法
• 2.4.2 “保守”拷贝算法
• 2.4.3 标记清除算法
• 2.4.4 分代垃圾回收算法
• 2.5 Java实时规范
• 2.5.1 Java实时规范概述
• 2.5.2 Java实时规范的实现
• 2.6 本章小结
• 第三章 实时Java垃圾回收策略的研究
• 3.1 问题描述
• 3.1.1 GC执行的不确定性
• 3.1.2 垃圾回收器的调度
• 3.1.3 不能预期内存
• 3.2 Java垃圾回收策略分析
• 3.2.1 基于工作的垃圾回收策略
• 3.2.2 基于时间的垃圾回收策略
• 3.3 通用Java线程的优先级
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于动态优先级的实时Java垃圾回收策略的实现
• 4.1 垃圾回收策略的主要思想
• 4.2 垃圾回收的时机选择—周期时间计算
• 4.3 线程的优先级
• 4.4 使用finalize（）方法透视垃圾回收器的运行
• 4.5 实验及结果分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢