隨著嵌入式系統CPU硬件從8位到32位的發展，嵌入式系統軟件的開發環境也得到迅猛的發展，編程語言從10多年以前的匯編為主流發展到現在C、C++、Java為主流。另外，面向對象設計技術、組件技術等在嵌入式系統軟件設計中的應用也日益引起人們的重視。
在嵌入式系統軟件開發領域，Java是一門較新的異軍突起的編程語言。其優點是語言本身簡潔優美，完全按照面向對象思想設計，并且語言引入許多較為先進的特性，如多線程、自動內存管理和垃圾回收，非常適合于大規模復雜軟件系統的開發。其不足點是與硬件結合不夠緊密，同時代碼運行速度較慢。此外，對于內存的使用，程序難于管理和控制。
由于采用Java編程具有如上所述的眾多優點，越來越多的嵌入式系統采用Java技術來構造軟件系統。本文在介紹基于日本某自動售貨機產品的控制板的Java運行平臺基礎上，詳細討論筆者為其平臺開發的DB引擎的組成和設計思路。
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1 Java運行環境平臺
圖1所示為Java運行環境的總體框架示意圖。本系統為克服Java的解釋執行機制所引起的執行速度慢的問題，在硬件上采用了Sun公司開發的Pico Java芯片。它能夠直接執行Java的二進制代碼，使Java的執行速度提高一個數量級以上。在硬件層的上面是OS層，本系統采用的是ITRON（日本東京大學坂村鍵教授設計的一種嵌入式操作系統，雖然在日本以外的市場影響不大，但在日本本地市場，占有率達90%以上）。由于ITRON規格制定得比較早，并且為兼顧低端嵌入式應用的場合，ITRON總體上功能比較簡單，并未把諸如TCP/IP、文件系統等內容包含在其里面，因此與嵌入式Linux等不一樣的是，TCP/IP、文件系統是以獨立的組件形式存在的。在OS層的上面是JVM層。與其它一般Java虛擬機不同的是，本系統的Java執行代碼不需要由JVM解釋執行，而是由CPU硬件直接執行。在JVM的上層是自動售貨機的基礎平臺類庫和公共組件層。本文介紹的DB引擎組件正是處于這一層。該層的上面是應用程序層，用于實現自動售貨機的各種控制、管理機能。
2 嵌入式系統DB引擎
2.1 DB引擎組件的引入
眾所周知，在臺式機領域，DB是一個十分關鍵的基礎軟件。以往嵌入式系統的軟件可能更側重于與硬件的交互與控制，但隨著對嵌入式系統功能需求的日益復雜化，嵌入式系統軟件中，信息、數據的保存與管理的比重也日益增加。在這樣的背景下，嵌入式系統軟件開發中，通過引入DB組件，對實現軟件整體框架結構的組件化與簡單化，有著十分明顯而重要的意義。
2.2 DB引擎組件的總體框架
如圖2所示，將整個DB組件設計為3層結構，分別為JDBC接口層、SQL解釋層和動作執行層。這3層之間呈單向依賴關系。也就是說，SQL解釋層依賴于動作執行層，但動作執行層不依賴于其上面的兩層，可以單獨存在而直接被使用。如果用戶以使用方便為主要目的，可采用完全配置方式，應用程序通過JDBC接口層存取數據。反之，如果用戶對空間和效率要求較高，可僅配置動作執行層組件，應用程序直接調用動作執行層的API進行數據的檢過和更新等操作。