CLDC 1.0 e CLDC 1.1 (JSR-30 / JSR-139)

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1 CLDC 1.0 e CLDC 1.1 (JSR-30 / JSR-139) Grupo 01 Paulo Renato de Faria Rogério Makiyama Zafalão

2 Objetivos Especificação CLDC Fabricantes de equipamentos (visão negócios) Estimulo a desenvolvedores terceirizados. Internet: prover conteúdo dinâmico e interativo. Foco: Programação sistemas aplicações. CLDC enfatiza generalidade NÃO deve conter APIs específicas: certas categorias de equipamentos nichos de mercados funcionalidades (ex: protocolo comunicação proprietário)

3 Objetivos Especificação CLDC Altíssima escala produção para fabricantes Manter custo unitário baixo Restrições de processamento e memória Dispositivos extensíveis Fáceis de portar software entre novos modelos CLDC enfatiza portabilidade Encontrar denominador comum aos equipamentos de mercado Definir requisitos mínimos de hardware e software

4 Comparação da Evolução dos Requisitos de CLDC 1.0 e 1.1 Requisito CLDC 1.0 CLDC 1.1 Processador Consumo energia Conectividade Memória não volátil disponível para KVM e bibliotecas CLDC Memória volátil disponível para Java runtime e memória de objetos. 16 ou 32 bits Baixo consumo de potência, freqüentemente operando com bateria Algum tipo de rede, freqüentemente sem-fio; conexão intermitente com largura de banda limitada 128 Kb 160Kb >= 32Kb Tabela 1 - Comparação requisitos hardware

5 Comparação da Evolução dos Requisitos de CLDC 1.0 e 1.1 Requisito CLDC 1.0 CLDC 1.1 Sistema operacional (controle hardware) Sistema operacional (execução Java) Assume um mínimo sistema operacional hospedeiro ou kernel para gerenciar o hardware. Este sistema deve prover no mínimo uma entidade que possa agendar execuções da máquina virtual Java. Tabela 2 - Comparação requisitos software

6 Comparação da Evolução dos Requisitos de CLDC 1.0 e 1.1 Requisito CLDC 1.0 CLDC 1.1 Características devem ser aplicáveis a uma grande variedade de dispositivos. Portabilidade e interoperabilidade entre equipamentos com recursos restritos Características específicas a certo mercado vertical (exemplo: negócios, diversão), categorias de equipamento devem ser definidas em uma especificação de perfil J2ME. Este objetivo impõe que configurações não devam definir características opcionais Tabela 3 - Comparação requisitos J2ME

7 Evolução CLDC 1.0 e Característica CLDC 1.0 CLDC 1.1 RAZR V3 (Motorola) Z8 (Motorola) N95 (Nokia) Perfil MIDP 2.0 MIDP 2.0 MIDP 2.0 Número Cores Resolução (LxA) 176 x x x 320 CPU Valor não encontrado 32 bits 32 bits Freqüência CPU Valor não encontrado 330 MHz 332 MHz ROM (armazenamento) RAM (volátil) Armaz. MIDlet disp: até 5 MB Tam. Máx. MIDlet suite:100 Kb Tam. Máx. Record store: 64 Kb ESPECIFICAÇÃO: 128 KB Tamanho Heap: 800 Kb ESPECIFICAÇÃO: 160KB 128 MB 77 MB acessíveis ESPEC: 160KB 64 MB Tabela 4 - Comparação 2 celulares com CLDCs diferentes ESPEC: 32KB 256 MB 157 MB usáveis ESPEC: 160KB 64 MB 22MB acessíveis ESPEC: 32KB

8 Escopo (ponto comum) CLDC 1.0 e 1.1 Áreas de especificação Características linguagem Java e máquina virtual Núcleo de bibliotecas Java (java.lang.*, java.util.*) Entrada / Saída (java.io.*) Rede Segurança Internacionalização Áreas não cobertas (devem ser definidas nos Perfis): Gerência de ciclo-de-vida das aplicações (instalação, execução e remoção) Funcionalidade de interface de usuário Controle de eventos Modelo de alto nível de aplicações (interação entre usuário e aplicação)

9 Arquitetura J2ME Figura 1 - Arquitetura alto-nível J2ME

10 Gerência de aplicações Requisitos de Gerência de aplicações CLDC 1.0 CLDC 1.1 Listar Inspecionar aplicações Java existentes armazenadas no dispositivo Executar Selecionar e executar aplicações Java Remover Remover aplicações Java existentes (se aplicável) Instalação Não requerido Download e instalação de aplicações Java Tabela 5 - Evolução de requisitos para Gerência de aplicações Significativas variações entre equipamentos CLDC Gerência de aplicações altamente dependente do dispositivo CLDC não especifica como será implementação.

11 Segurança Problema: Segurança Java 2 SE não pode ser utilizada Excede a memória total disponível assumida para CLDC. Solução: Utilizar solução simplificada. Em 3 níveis: Requisitos Gerência aplicações CLDC 1.0 CLDC 1.1 Segurança em baixo-nível Especificado Especificado Segurança no nível de Especificado Especificado aplicação Segurança fim-a-fim (isto é, para garantir entrega de dados e código entre máquinas servidoras e Não especificado (dependente de implementação em cada equipamento, Fora escopo CLDC. Assume que será definido pelos perfis que puderem prover equipamentos clientes) fora do escopo CLDC) esta funcionalidade Tabela 6 Requisitos segurança

12 Segurança na Máquina Virtual Garante que aplicações executando VM: sigam a semântica da linguagem de programação Java classes com código mal formado ou malicioso não quebrem ou prejudiquem o equipamento Restrição garantida classfile verifier: Rejeitar classes com referências a localizações inválidas de memória (de execução) Rejeitar classes com referências a áreas fora da área de objetos em memória (Java heap)

13 Segurança no nível de aplicação Aplicações devem ter acesso garantido apenas a itens que ambiente Java e o equipamento concederem Exemplos: Bibliotecas Recursos do sistema arquivos, impressoras, Infravermelho, redes Outros componentes bibliotecas nativas

14 Segurança no nível de aplicação Para prover controle a recursos externos: J2EE conceito de gerente de segurança. J2SE modelo de segurança: permissões, controladores de acesso e políticas de segurança. consomem muita memória para serem incluídos no CLDC. Necessidade solução mais simples: Modelo Sandbox

15 Modelo Sandbox Ambiente fechado (recursos do sistema) classes com permissão pelo dispositivo CLDC MIDP própria aplicação APIs específicas do fabricante

16 Requisitos Sandbox Download e gerenciamento de aplicações Java: nível VM. Carregador de classe NÃO pode ser definido pelo programador problemas de execução classe carregada diferentemente padrão KVM Conjunto de funções nativas acessíveis na VM é fechado. O programador NÃO pode: fazer download de novas bibliotecas contendo funcionalidades nativas acessar quaisquer funções nativas que não sejam parte do CLDC, perfis MIDP ou classes específicas do fabricante

17 Protegendo classes do sistema Requisito central CLDC: suporte a download dinâmico de aplicações Java. Para evitar problemas de segurança, CLDC deve garantir que o programador de aplicações NÃO possa: sobrescrever, modificar ou adicionar classes aos pacotes de sistema protegidos ( java.*, javax.microedition.*, específicos perfil ou fabricantes) manipular ordem de busca de classfiles [ex.: poderia colocar classes Boolean do usuário antes de Boolean do java.*]. IMPORTANTE: Se implementação CLDC NÃO suportar pré-carregamento de classes do sistema Classes do sistema sempre devem ser procuradas primeiro quando fizer busca de classfiles.

18 Suporte execução múltiplas apps Java simultaneamente (restrição presente apenas CLDC 1.0) Implementação CLDC pode : permitir / proibir execuções concorrentes. decidir se execução múltiplas de aplicações Java será suportada via: utilização funcionalidades multitasking do SO ou; instanciação de múltiplas VM lógicas para executar aplicações concorrentes.

19 Restrição de carregamento de classes dinamicamente (item presente apenas CLDC 1.1) Aplicação Java pode carregar classes apenas de seu próprio arquivo JAR evita que aplicação interfira ou roube dados de outras evita que aplicações de terceiros ganhem acesso a componentes privados fabricantes provedores de serviços

20 Formato Class File & Carregamento de Classes Formatos suportados pela implementação CLDC: classfiles padrão do Java arquivos de compressão Java Archive (JAR) files. Formato JAR provê 30-50% de nível de compressão sobre classfiles: sem perda de quaisquer informações simbólicas sem problemas de compatibilidade.

21 Representação pública de aplicações Java e recursos Aplicação Java publicamente acessível distribuição Formato JAR deve ser utilizado Recursos específicos da aplicação (exemplo, imagens, sons) dentro arquivo JAR podem ser carregados na VM pelo método: Class.getResourceAsStream(String name)

22 Pré-carregamento / pré-ligação (não está no escopo do CLDC dependente da implementação) Implementação CLDC pode optar por pré-carregar algumas classes. Tipicamente VMs de pequeno porte escolhem: pré-carregar todas as classes do sistema (configuração ou perfil) realizar o carregamento de aplicações dinamicamente. O único efeito visível do pré-carregamento deve ser a possível redução no tempo para início de execução de aplicação Java.

23 Otimização formatos de aplicações (não está no escopo do CLDC dependente da implementação) Classfiles NÃO são otimizados para transporte em largura de banda limitados. Classfile é unidade independente: próprio pool de constantes (tabela de símbolos), métodos, campos e tabelas de exceção, bytecodes e outras informações. Vantagem: Permite aplicações compostas de múltiplos pedaços que podem residir em diferentes locais (e ser estendidas dinamicamente). Se aplicações Java fossem tratadas como unidades seladas muito espaço poderia ser economizado: remoção de redundância. Não haveria necessidade de conversão entre representação estática para a representação de execução

24 Aderência à linguagem Java Limitações Suporte a ponto flutuante Sem suporte na CLDC 1.0 Suporte adicionado na CLDC 1.1 Sem suporte a finalização Object.finalize() Tratamento de erros Redução do número de classes de erro/exceção Erros específicos dos próprios dispositivos Tratamento também específico (handling/soft reset)

25 Aderência à linguagem Java Tratamento de erros Comportamento em caso de erro Interromper execução da VM de uma maneira apropriada; ou Lançar um erro mais próximo possível da superclasse Error Classes de Erro java.lang.error java.lang.noclassdeffounderror (CLDC 1.1) java.lang.outofmemoryerror java.lang.virtualmachineerror Classes de Exceção Redução: CLDC 1.0 / 28 CLDC 1.1

26 Aderência à JVM Limitações Sem suporte a exceções assíncronas (Ctrl-C interromper) programa) Sem suporte a Java Native Interface (JNI) Sem carregadores de classe definidos por usuários Sem suporte a Reflexão RMI / Serialização / JVMCI (Debug) / JVMPI (Profiling) Threads Sem suporte a grupos de threads usar collections explicitamente Sem suporte a daemon threads Threads com nome a partir da CLDC 1.1

27 Aderência à JVM Limitações Sem suporte a referências fracas Suporte a WeakReference na CLDC 1.1 Weak reference objects, which do not prevent their referents from being made finalizable, finalized, and then reclaimed.

28 Aderência à linguagem Java Bibliotecas CLDC Classes derivadas da J2SE Mesmo nome e semântica Classes próprias javax.microedition.*

29 Classes derivadas J2SE Classes de sistema (java.lang.*) Intimamente relacionadas com JVM Object, Class, Runtime, System, Thread, Runnable, String, StringBuffer, Throwable Classes de tipos de dados (java.lang.*) Boolean, Byte, Short, Integer, Long, Character CLDC 1.1: Float, Double Classes de collections (java.util.*) Vector, Stack, Hashtable, Enumeration [não temos HashMap, LinkedList, HashSet]

30 Classes derivadas J2SE Classes de Entrada / Saída (java.io.*) InputStream / OutputStream, ByteArrayInputStream / ByteArrayOutputStream DataInput / DataOutput DataInputStream / DataOutputStream Reader / Writer InputStreamReader / OutputStreamWriter PrintStream

31 Classes derivadas J2SE Classes de Calendário / Tempo (java.util) Somente uma time zone suportada por default. Calendar / Date / TimeZone CLDC 1.1: Timer / TimerTask Classes adicionais java.util.random java.lang.math Adições CLDC 1.1 e CLDC Classes de referência fraca (CLDC 1.1) java.lang.ref.reference java.lang.ref.weakreference

32 Classes derivadas J2SE Classes de Segurança CLDC MIDP 3.0 java.security.accesscontrolexception java.security.accesscontroller java.security.basicpermission java.security.permission java.security.permissioncollection java.util.propertypermission java.lang.runtimepermission Targets: somente exitvm e modifythread

33 Classes derivadas J2SE Classes de Exceção java.lang: Exception, ArithmeticException, ArrayIndexOutOfBoundsException, ArrayStoreException, ClassCastException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, IllegalMonitorStateException, IllegalStateException, IllegalThreadStateException, IndexOutOfBoundsException, InstantiationException, InterruptedException, NegativeArraySizeException, NullPointerException, NumberFormatException, RuntimeException, SecurityException, StringIndexOutOfBoundsException, UnsupportedOperationException java.util: EmptyStackException, NoSuchElementException java.io: EOFException, InterruptedIOException, IOException, UnsupportedEncodingException, UTFDataFormatException

34 Classes específicas do CLDC Motivação: Parte significativa das classes I/O e funcionalidade de rede do J2SE NÃO era diretamente aplicável aos dispositivos, que não provê: TCP/IP conexões específicas como IrDA (infravermelho) ou Bluetooth. cada vez mais isso já não é uma restrição.

35 Framework conexão Genérico CLDC NÃO define requisito sobre protocolos a implementar. Define inteface genérica que deve conter no mínimo: Conexão básica que pode ser aberta ou fechada. (Connection) Dispositivo de entrada serial (InputConnection) Dispositivo de saída serial (OutputConnection) Dispositivo de comunicação orientado a datagrama (DatagramConnection) Conexão orientado a circuito (ex: TCP) (StreamConnection) Um mecanismo para informar um servidor de conexões cliente/servidor (StreamConnectionNotifier) Uma conexão básica de serviço Web (ContentConnection) Uma classe de exceção (ConnectionNotFoundException).

36 Framework conexão Genérico

37 Framework conexão Genérico Criação conexões (retorna objeto que implementa Connection). Connector.open("<protocol>:<address>;<parameters>"); Exemplos: (OBS: perfis podem NÃO implementar estes protocolos) HTTP records: Connector.open("http://www.foo.com"); Sockets: Connector.open("socket:// :9000"); Communication ports: Connector.open("comm:0;baudrate=9600"); Datagrams: Connector.open("datagram:// "); Files: Connector.open("file:foo.dat"); Network file systems: Connector.open("nfs:/foo.com/foo.dat");

38 Conclusão Principais pontos aprendizado grupo: segurança (em especial o conceito de Sandbox ) especificação do framework genérico de conexões. descoberta de sites para obter informações técnicas de diferentes fabricantes. Evolução CLDC 1.0 para 1.1 vs. dispositivos mercado especificação conservadora em relação a requisitos memória. Restrições assumidas (I/O e rede) vêm sendo ultrapassadas não existência de suporte a TCP/IP e conexões IrDA (infravermelho) ou Bluetooth.

39 Perguntas 1) Cite 3 objetivos principais CLDC? 2) Quais as áreas especificação cobertas CLDC? 3) Quais os 2 níveis de segurança com requisitos definidos no CLDC e seus requisitos principais? 4) Qual deve ser o formato de aplicação Java publicamente acessível para distribuição? Como acessar recursos dentro desse item? 5) Qual as principais restrições do CLDC em relação Java SE (na parte de Collections)? 6) Quanto a I/O e rede, como criar uma Connection a partir do framework genérico de conexões?

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