Java Card虚拟机的研究与优化

作     者：杨富彪 

作者单位：广东工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李代平

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：JCVM 解析优化 部分翻译思想 垃圾回收 

摘      要：随着信息技术的高速发展,人们的日常生活中涌现了大量的科技产品,而人们对于生活品质的更高追求使得对于科技产品的体验提出了更高要求。Java Card技术自诞生起便凭借其自身的平台无关性、单卡多应用、动态添加和删除特性和高安全性等优点立即在私人信息存储、身份验证、电子货币和通信等各个方面得到广泛应用。Java Card技术是在原来COS智能卡的基础上引进Java技术而形成的,主要包括Java Card虚拟机和Java语言开发两部分,其中Java Card虚拟机为系统字节码程序的执行、内存管理和异常管理等方面提供了可靠的支持。智能卡技术在欧美国家起步早,经过长期的发展,已经形成成熟的技术体系,并且实行了严格的技术出口控制,使得许多国内智能卡技术运营商不得不花费大量版权使用费引进国外技术。我国智能卡技术虽然近年来发展迅速,但是仍然处于落后追赶的状态,这已经对我国生产发展产生了严重影响,因此研发拥有自主知识产权的智能卡技术具有现实意义。在Java Card技术中JavaCard虚拟机处于核心地位,主要负责二进制字节码文件的解析和解释执行、存储空间的管理和异常处理等工作。由于Java Card系统硬件有限,系统空间利用率的提升显得尤其重要。 本文分析了Java Card系统的结构组成,对JCVM模型和Applet开发流程进行了研究。主要做了以下工作： 1.在字节码解析方面,为了提升系统空间利用效率,通过对Applet开发流程的分析并结合Java Card虚拟机卡内和卡外协同合作的思想,在详细阐述JCVM传统动静态解析过程的基础上设计了基于协同思想的动静态解析优化方案,减少了系统空间资源的消耗,提高了解析速度。 2.在解释器方面,为了提高系统解释执行时指令和程序的匹配率,在分析JCVM解释器结构基础上,结合指令系统的特性,提出了基于部分翻译思想的解释器优化方案。 3.在垃圾回收方面,分析了系统存储管理机制,针对Java语言的面向对象特性,设计了系统的对象管理机制。在对比经典垃圾回收算法的基础上,设计了基于分代思想的垃圾回收算法,其中复制过程通过使用基于RAM的缓冲事务技术来实现,减少了EEPROM存储器的写操作次数,延长了存储器寿命。 通过对全文的总结,分析了系统现在还存在的一些问题和有待进一步进行深入研究的的内容。