Desenvolvimento de Aplicações para Dispositivos Móveis utilizando a Plataforma J2ME

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO Klessis Lopes Dias Wescley Pimentel Fontes Orientadora: Regiane Silva Kawasaki Francês Desenvolvimento de Aplicações para Dispositivos Móveis utilizando a Plataforma J2ME Belém

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO Klessis Lopes Dias Wescley Pimentel Fontes Orientadora: Regiane Silva Kawasaki Francês Desenvolvimento de Aplicações para Dispositivos Móveis utilizando a Plataforma J2ME Trabalho de Conclusão de Curso apresentado para obtenção do grau de Bacharel em Ciência da Computação. Orientador (a): Prof Belém

3 Klessis Lopes Dias Wescley Pimentel Fontes Desenvolvimento de Aplicações para Dispositivos Móveis utilizando a Plataforma J2ME Trabalho de Conclusão de Curso apresentado para obtenção do grau de Bacharel em Ciência da Computação pela Universidade Federal do Pará. Submetido à banca examinadora do Colegiado constituída pelos PROFESSORES: Julgado em: / / Conceito: 3

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5 SUMÁRIO 1- INTRODUÇÃO Objetivos Organização do Trabalho COMUNICAÇÕES MÓVEIS Histórico das Comunicações Móveis Elementos de Uma Rede Móvel Celular APLICAÇÕES MÓVEIS Comunicações Serviços de Valor Agregado Aplicações Verticais Serviços Baseados em Localização Publicidade A TECNOLOGIA JAVA Uma breve História de Java A Arquitetura de Java A Linguagem de Programação Java O Arquivo Class A API Java A Máquina Virtual Java A Carga e execução de uma JVM Class Loader (Carregador de Classes) O Engenho de Execução Evolução da Linguagem Java: do Lançamento até Java Java Development Kit 1.0 (JDK) Java Development Kit Java O Processo da Comunidade Java (JCP) A Requisição de Especificação Java (JSR) A PLATAFORMA JAVA 2 MICRO EDITION O que é J2ME? O que J2ME oferece?

6 5.3- Os Conceitos de Configurações e Perfis Configurações Perfil As Máquinas Virtuais J2ME A máquina virtual K (KVM) A máquina virtual C (CVM) A Configuração para Dispositivos com Limite de Conexão (CLDC) Características eliminadas da J2SE (Java 2 Standard Edition) Processo de Verificação APIs suportadas O Modelo MIDP Requisitos mínimos de Hardware para um dispositivo MIDP Requisitos mínimos de Software para um dispositivo MIDP As APIs do MIDP TÉCNICAS E DIRETRIZES PARA O DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÕES SEM FIO Restrições em Aplicações Sem Fio Desafios para o desenvolvimento sem fio Transmissão de Erros Latência Segurança Diretrizes para o Desenvolvimento de Aplicações Móveis Técnicas para otimizar a performance em aplicações J2ME ESTUDO DE CASO Aplicação Agenda Telefônica Estrutura da Aplicação O Processo de desenvolvimento Resultados Obtidos CONSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHOS FUTUROS

7 RESUMO Computação móvel é um novo paradigma computacional que tem como objetivo prover ao usuário, acesso a uma rede fixa ou móvel, independente de sua localização. A principal vantagem deste paradigma é a de fornecer a capacidade de acessar informações, aplicações e serviços a qualquer lugar e a qualquer momento através de um dispositivo móvel. O objetivo desta monografia é apresentar a arquitetura da plataforma denominada Java 2 Micro Edition (J2ME), voltada para o desenvolvimento de aplicações para dispositivos móveis. Dispositivos móveis são os elementos fundamentais dentro do paradigma da computação móvel, eles reúnem características como mobilidade e recursos computacionais limitados. Desta forma serão abordados conceitos e benefícios da arquitetura J2ME para o desenvolvimento de aplicações para o ambiente da computação móvel. 7

8 ABSTRACT Mobile computation is a new computational paradigm that has as goal to provide for user access to a permanent or mobile net, independent of your physical position. The main advantage of this paradigm is provide the capacity of accessing information, applications and services to anywhere and at anytime, through a mobile device. The goal of this monograph is introduce the platform framework called Java 2 Micro Edition (J2ME). This Java technology has been developed to provide solutions for mobile devices. Mobile devices are the fundamental elements for this computational paradigm, having characteristics as mobility and limited computational resources. Thus will be presented concepts and benefits of the J2ME architecture for the applications development for mobile computation environment. 8

9 Lista de Figuras 1. Instrumentos de Informação conectados a Internet Arquitetura de uma Rede Celular Portabilidade de Java Código Java transformado para o bytecode após a compilação Subsistemas de uma JVM Diagrama do class loader Passos de Execução de uma JVM A Plataforma Java Download de aplicações J2ME Arquitetura J2ME Passos para a execução de programas em dispositivos móveis Teclas de um telefone celular KtoolBar Ambiente de Desenvolvimento Sun One Mobile Edition Telas da aplicação Telas da aplicação

10 1. Introdução Conectividade, personalização e inteligência nos instrumentos de informação, como apresentado nos dispositivos móveis, estão trazendo importantes benefícios em nossos negócios e vida privada. Estes dispositivos tais como, telefones celulares, pagers, screen phones 1, PDAs 2 (Personal Digital Assistant) e sistemas de navegação de carros possuem muitas características em comum, porém diferem em diversas formas e funções. Estes dispositivos tendem a ser construídos para um propósito específico diferentemente das máquinas de computação convencionais de propósito geral [9]. A proliferação desses instrumentos de informação tem crescido rapidamente. Segundo [9], o número de assinantes wireless (sem fio) no mundo é estimado em cerca de um bilhão para o final de 2002 e início de 2003, comparando com os computadores pessoais existentes, que no início de 2002 estavam por volta de 311 milhões no mundo. Segundo [9], prevê-se que dentro de dois a cinco anos, a maioria dos instrumentos de informação estarão conectados à Internet. Isto resultará em uma radical mudança na maneira de como as pessoas utilizam esses dispositivos. Os usuários dos instrumentos de informação querem acessar informações como, conteúdo da web, dados corporativos e dados pessoais de maneira conveniente em qualquer lugar e a qualquer hora através de uma variedade de dispositivos. A figura 1 mostra o ambiente dos instrumentos de informação conectados à Internet. 1 Espécie de telefone convencional com tela para acessar a internet. 2 Dispositivo portátil que combina características de telefone, fax, agenda, computação e rede. 10

11 Figura 1. Instrumentos de Informação conectados à Internet. Uma conseqüência importante da evolução dos instrumentos de informações, é que estes dispositivos serão muito mais personalizados e customizáveis. Diferentemente do que ocorria no passado, quando os dispositivos como telefones celulares eram fabricados com um conjunto de funções prédeterminadas, por exemplo: jogos, agenda, etc, que permaneciam imutáveis por toda a vida útil do aparelho. Podem hoje, com avanço tecnológico desses dispositivos aliado a tecnologia J2ME, permitir aos usuários customizar seus dispositivos, carregando novos serviços e aplicações da Internet de acordo com suas necessidades [6]. 11

12 1.1. Objetivos O objetivo principal deste trabalho é mostrar um estudo da linguagem J2ME, abordando seus conceitos, fundamentos, aplicações e técnicas, e além disso, mostrar a importância do ganho de produtividade na criação de soluções para dispositivos móveis que são desenvolvidas com esse tipo de tecnologia Java Organização do trabalho Além deste capítulo introdutório, esta monografia é composta de mais sete capítulos que estão dispostos da seguinte forma: O capítulo 2 descreve o histórico das comunicações móveis, assim como os elementos básicos que compõem uma rede de comunicação móvel celular; O capítulo 3 apresenta algumas das possíveis aplicações que podem ser implementadas em um ambiente móvel; O capítulo 4 mostra as características da Tecnologia Java; O capítulo 5 apresenta a Plataforma J2ME. O capítulo 6 descreve algumas técnicas e diretrizes para o desenvolvimento de aplicações em J2ME; O capítulo 7 apresenta o estudo de caso feito utilizando J2ME; O capítulo 8 mostra as considerações finais e alguns temas para trabalhos futuro. 12

13 2. Comunicações Móveis 2.1. Histórico das Comunicações Móveis Um sistema de comunicação móvel tem como característica a possibilidade de movimento relativo entre as partes como, por exemplo, a comunicação entre o telefone celular e a estação base na telefonia celular. Sistemas móveis usam a tecnologia sem fio para possibilitar uma comunicação transparente enquanto o usuário se desloca [4]. A seguir, é apresentado um breve histórico das comunicações móveis. O desejo da humanidade em comunicar-se livre de fios ocorre desde os primórdios da civilização. Na Grécia antiga o uso de sinais de fumaça é mencionado como forma de comunicação. No final do século XVIII, Claude Chape inventa a telegrafia óptica (1794), possibilitando a comunicação sem fio para longas distâncias. Em 1820, Hans Christian Oersted descobre experimentalmente que a corrente elétrica produz um campo magnético. As comunicações sem fio tiveram uma contribuição fundamental com Michel Faraday demonstrando a indução eletromagnética 1 em Em 1864, James C. Maxwell lança os fundamentos teóricos sobre campos magnéticos com suas famosas equações. Em 1876, Alexander Graham Bell inventa o telefone. Finalmente, Heinrich Hertz foi o primeiro a demonstrar, através de um experimento em 1887, as equações de Maxwell sobre ondas eletromagnéticas [4]. As equações de Maxwell, descrevendo a propagação de ondas eletromagnéticas, e os experimentos de Heinrich Hertz, foram as bases para a descoberta da radiotelegrafia por Marconi, o qual conseguiu a primeira patente industrial na área de comunicações sem fio, em Marconi demonstrou a primeira transmissão de rádio da Ilha de Wight, localizada na Inglaterra, até um rebocador situado a dezoito milhas da Ilha [22]. Em 1905, ocorreu a primeira transmissão de voz e música em um canal sem fio por 1 Indução Eletromagnética: geração de corrente elétrica utilizando um imã. 13

14 Reginald Fessenden, e em 1946, o primeiro sistema de telefonia móvel comercial, operado pela empresa americana Bell, foi implantado em St. Louis, Missouri, nos Estados Unidos. Nos anos 80, as unidades móveis eram instaladas em veículos o que permitia apenas uma comunicação veicular e não pessoal. A era da telefonia celular teve seu início efetivo no início dos anos 90, quando o usuário podia portar o aparelho embora suas dimensões iniciais fossem grandes [4]. O espectro de freqüências, que constitui o meio de transmissão das redes móveis sem fio, precisa ser compartilhado entre os vários usuários do sistema. É sob este espectro que as técnicas de acesso múltiplo ao meio operam, garantindo um acesso compartilhado e com equidade para todos os terminais móveis [4]. As principais técnicas responsáveis pela divisão dos recursos de freqüência em vários canais não interferentes possibilitando o acesso múltiplo dos usuários são FDMA 1 (Frequency Division Multiple Access), TDMA 2 (Time Division Multiple Access) e CDMA 3 (Code Division Multiple Access). Vários padrões para a telefonia celular foram adotados em diferentes países e ficaram conhecidos como sistemas de 1ª Geração (1G), entre eles podem-se citar: o AMPS (Advanced Mobile Telephone System) nos Estados Unidos, o TACS (Total Access Communications Systems) no Reino Unido, o JTACS (Japan Total Access Communications Systems) no Japão e o NMT (Nordic Mobile Telephones system) nos países do norte europeu (Dinamarca, Finlândia, Suécia e Noruega). Os sistemas de 1G utilizam a transmissão de dados no modo analógico e a técnica de acesso ao meio utilizada é a FDMA. Os principais problemas com esses sistemas eram a baixa qualidade e capacidade dos canais de comunicação e a incompatibilidade entre os diversos sistemas existentes. 1 Técnica de múltiplo acesso ao meio de transmissão por divisão da freqüência. 2 Técnica de múltiplo acesso ao meio de transmissão por divisão do tempo. 3 Técnica de múltiplo acesso ao meio de transmissão por divisão de código. 14

15 Depois da primeira geração de sistemas móveis veio a 2 a Geração (2G) numa tentativa de ampliar a capacidade dos sistemas existentes. O sistema AMPS(Advanced/American Mobile Phone System) evoluiu para o D- AMPS(Digital Advanced Mobile Phone System) que utilizava TDMA, também conhecido por IS-54 (Interim Standard 54). Como uma alternativa ao IS-54 surgiu nos Estados Unidos o IS-95 (Interim Standard 95), ainda na primeira metade da década de 90 e utilizava o CDMA, aumentando a capacidade em relação aos sistemas existentes. O IS-54 foi sucedido pelo IS-136 (Interim Standard 136). Portanto, em meados da década de 90 dois sistemas móveis digitais competiam nas Américas na faixa de 800 MHz. Na Europa surgiu o GSM (Global System for Mobile Communications), no início da década de 90, alcançando um maior número de assinantes, devido abranger uma maior área de cobertura dentre os padrões de segunda geração. Utiliza acesso FDMA/TDMA. Uma grande inovação do sistema GSM é o módulo de identificação do usuário, o SIM (Subscriber Identification Module) que contém a identificação completa do usuário, chaves de código de privacidade e outras informações específicas sobre o usuário. O SIM se apresenta sob a forma de um cartão de crédito ou de um plug-in 1 que é conectado ao terminal GSM. Estes cartões podem ser removidos de um telefone GSM e usados em um outro, permitindo que o usuário utilize qualquer telefone GSM. Sem o SIM, o terminal torna-se inoperante. Esse sistema padronizou as comunicações celulares na Europa, permitindo ao usuário utilizar seu telefone em qualquer país europeu. Ainda pode-se destacar como sistema 2G o PDC (Personal Digital Cellular) desenvolvido no Japão. Com a 2ª geração de celulares foram introduzidos novos serviços de comunicação de voz, com maior qualidade e capacidade de transmissão, possibilitando atender um maior número de usuários e, também, foram criados serviços de transmissão de dados como o Serviço de Mensagens Curtas (Short 1 Módulo de software ou hardware independente, que pode ser adicionado a um sistema a fim de se obter alguma funcionalidade extra. 15

16 Messages Service SMS) para transmissão de pequenos pacotes de dados. O SMS permite que o usuário envie e receba mensagens de texto de até 160 bytes [4]. Ainda no início da década de 90 surgiu a idéia da 3 a Geração (3G) dos sistemas celulares, como uma proposta para a padronização global das comunicações móveis, com a disponibilização de altas taxas de transmissão de dados possibilitando o suporte a aplicações multimídia e acesso à Internet. O IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000) é a especificação para os sistemas 3G que está sendo desenvolvida pela ITU 1 (International Telecommunication Union). Esses sistemas, que já se encontram em uso no Japão, disponibilizam serviços de voz, dados, e aplicações multimídia sobre as redes sem fio. A idéia é que o IMT-2000 especifique uma família de padrões que disponibilize pelo menos taxas de 2 Mbps (Mega bits por segundo) em ambientes indoor 2, 384 Kbps em ambientes de baixa mobilidade, 144 kbps (Kilo bits por segundo) em ambientes veiculares (outdoor 3 ). [4] Na década passada, duas tecnologias - comunicações móveis e a Internet, cresceram de uma maneira que excederam todas as expectativas. O serviço móvel celular obteve um crescimento muito grande de usuários juntamente com a redução drástica dos planos para os serviços de voz. Por outro lado, a Web proporciona uma grande possibilidade de acesso a informações para os usuários fixos. A possibilidade de acesso à informação e serviços a qualquer hora e em qualquer lugar poderá moldar uma nova sociedade de informação com os usuários acessando a informação na Internet através de diversos dispositivos móveis, tais como telefones celulares, PDAs (Assistentes Pessoais Digitais) e Laptops. 1 Órgão internacional responsável pela padronização das Telecomunicações. 2 Ambiente interno. 3 Ambiente externo. 16

17 2.2. Elementos de uma Rede de Comunicação Móvel Celular Uma rede básica de comunicação móvel celular é formada pelos seguintes elementos (vide figura 2): telefones/estações móveis (MS Mobile Stations), estações base (BSs - Base Stations), centro de comutação (MSC Mobile Switching Center), HLR (Home Location Register) e o VLR (Visitor Location Register) [4]. Cada um desses elementos será apresentado a seguir. Telefones móveis se comunicam com a estação base por meio de sinais de rádio. A estação base, que cobre uma determinada área denominada de célula, converte estes sinais e os transferem para um MSC via um enlace de comunicação com fio ou sem fio. O MSC coordena e roteia as chamadas para outros telefones móveis ou para telefones fixos conectados à rede pública de telefonia (PSTN Public Switched Telephone Network). O HLR é uma base de dados de uma área de serviço que contém informações sobre as MSs cadastradas naquela área. Nos HLRs são armazenadas informações como: MIN (Mobile Identification Number), ESN (Eletronic Serial Number) e perfil do usuário com dados sobre faturamento(billing), call forward-to number, estado (ativo ou inativo) e ponteiro para o último VLR onde a MS se registrou. O VLR funciona em conjunto com o HLR para suportar roaming 1 automático. É um repositório local, temporário, com dados da MS que está fora de sua área de serviço [4]. O conceito introduzido pelos sistemas celulares permite que pequenas áreas de cobertura de rádio tornem-se parte de um grande sistema através da interconexão destas pequenas áreas por meio do MSC. Com o crescimento da demanda e o reduzido espectro de freqüências, as células têm uma tendência a reduzirem sua área de cobertura. As células reduzem, também, a potência de suas BSs. Um procedimento importante em sistemas celulares é denominado handoff e corresponde à mudança automática de chamada de uma célula para outra à medida que o usuário se desloca. 1 Permite aos usuários viajarem à volta das áreas de cobertura sem serem desconectados. 17

18 Na figura 2 pode-se visualizar os elementos que compõem uma rede de comunicação móvel celular básica. Figura 2. Arquitetura de uma Rede Celular. 18

19 3. Aplicações Móveis Aplicações móveis apresentam várias características que agregam funcionalidade aos seus usuários. A primeira delas é a mobilidade, a capacidade de manter voz constante e comunicação de dados enquanto em movimento. Em segundo lugar está o imediatismo, que permite aos usuários obter conectividade quando necessário, sem considerar a localização e sem uma longa sessão de login 1. Finalmente, localização permite aos usuários obterem informações relevantes para suas localizações atuais. A combinação dessas características fornece uma grande faixa de possíveis aplicações que podem ser oferecidas aos usuários móveis. Essas aplicações podem ficar disponíveis em uma rede do provedor de serviço ou na Internet pública. As aplicações móveis são de várias categorias e incluem [14]: Comunicações , fax, mensagem unificada e acesso à intranet/internet; Serviço de valor agregado(vas Value added services) serviços de informação e jogos; M-commerce venda a varejo, compra de bilhetes, serviços bancários e comércio financeiro; Aplicação baseada em localização Navegação, condições de tráfego de veículos, localização de pessoas e hospitais, etc; Aplicações verticais gerenciamento de frota, alocação de recursos, etc; Publicidade. A seguir, serão detalhadas as categorias de aplicações móveis citadas anteriormente. 1 Ato de se autenticar em uma rede. 19

20 3.1. Comunicações Aplicações de comunicações incluem aquelas em que o usuário utiliza a rede de comunicação móvel apenas como um canal para acessar mensagens ou informações. Diferem de outras aplicações em que os usuários acessam um serviço fornecido por uma operadora de rede móvel. As aplicações de comunicações são: Acesso à intranet permite aos usuários manter contato com a sede através de , fax e voice mail usando sistemas de mensagem unificada. Arquivos e dados podem ser acessados através da intranet da empresa; Acesso à Internet a Internet é um meio de grande valor para acessar dados corporativos além de informação sobre produtos e serviços. As empresas estão usando a Internet como um ambiente para realizar negócios com seus clientes e fornecedores através do e-commerce (comércio eletrônico), e como meio de divulgação de propagandas; e Fax s em redes móveis podem ser de dois tipos. É possível mandar o para um usuário móvel diretamente, ou usuários podem ter uma conta de em uma operadora de rede móvel ou em um provedor de serviço Internet. No segundo caso, uma notificação será enviada para o terminal móvel do usuário e incluirão informações sobre o emissor, hora/data e assunto; Mensagem unificada Usa somente uma caixa de correio eletrônico para todas as mensagens, incluindo voice mail, , faxes, SMS (short message service) e mensagens de pager. Com várias caixas de correio em somente um local, sistemas de mensagens unificados permitirão uma variedade de métodos de acesso para recuperar mensagens de diferentes tipos. Alguns usarão sistemas de texto para voz para ler e, menos comum, faxes sobre uma linha telefônica normal. A maioria permitirá a interrogação do conteúdo de várias caixas de correio através de acesso aos dados, como a 20

21 Internet. Outros podem ser configurados para alertar o usuário no tipo de terminal de sua escolha quando as mensagens são recebidas [14] Serviços de Valor Agregado Serviços de valor agregado referem-se aos conteúdos fornecidos pela operadora da rede móvel para aumentar o valor de seus serviços aos assinantes. Push e Pull são termos usados relacionados a aplicações de fornecimento de dados. Push refere-se a transmissão de dados em um tempo pré-determinado, ou sob condições pré-determinadas. O fornecimento não solicitado de propaganda é um exemplo de utilização da técnica push. Pull refere-se a demanda de dados em tempo real pelo usuário. Leitura de jornais eletrônicos diariamente é um exemplo dessa técnica [4]. Para agregar valor aos usuários da aplicação, o conteúdo disponível deve possuir várias características: Informação personalizada e adequada para as necessidades específicas do usuário. Uma aplicação de e-commerce que conheça o perfil do usuário é um exemplo de informação relevante e personalizada; Conteúdo de localização deve ser baseada na localização atual do usuário, incluindo mapas, localizadores de hotel, etc; A interface de acesso e as telas de menu devem ser intuitivas e fácil de navegar; Vários serviços de valor agregado são descritos a seguir: M-commerce é definido como a realização de negócios através de dispositivos móveis, na Internet ou em serviços de dados; Banking a popularidade dos serviços bancários eletrônicos deve-se ao fato da redução do custo das transações feitas 21

22 eletronicamente em relação às transações feitas no próprio banco. Transações bancárias que podem ser feitas em uma conexão sem fio incluem: verificação de saldo, transferência de dinheiro entre contas, pagamento de taxas; Comércio financeiro a velocidade com que as transações são feitas usando a Internet e atualização das informações a todo o momento, tem tornado o comércio financeiro uma aplicação bastante utilizada Aplicações Verticais Em um ambiente móvel, essas aplicações utilizam a infra-estrutura móvel para dar suporte a execução de tarefas específicas dentro da cadeia de valor da empresa, em oposição às aplicações que são oferecidas para consumo direto. São exemplos dessas aplicações: suporte a vendas, gerenciamento de frota, controle de cargas, etc Serviços Baseados em Localização Serviços baseados em localização fornecem a capacidade de acessar serviços de informação levando em consideração a localização do usuário. São exemplos desses serviços: localizadores de hotel e restaurante, serviços de assistência na estrada, serviços de emergência, informações e notícias específicas da localização. Esta tecnologia tem também aplicações verticais tais como gerenciamento de recursos e rastreamento de veículos [4]. 22

23 3.5. Publicidade Publicidades são serviços oferecidos do tipo push. Serviços de propaganda podem ser oferecidos aos clientes para subsidiar os custos com os serviços de voz e outros serviços de informação. Propaganda pode também ser sensível a localização, por exemplo, um usuário entra em um shopping e recebe publicidade específica das lojas daquele shopping [4]. 23

24 4. A Tecnologia Java 4.1 Uma Breve História de Java Em 1990, a Sun Microsystems desenvolveu uma linguagem orientada a objetos denominada Oak, cujo propósito era o desenvolvimento de pequenos aplicativos e programas para controle de eletrodomésticos e dispositivos portáteis [6]. Com essa linguagem seria possível programar novas funções para os aparelhos domésticos, tornando-os mais flexíveis. Por exemplo, um forno de microondas poderia ser programado para preparar diversos tipos de alimentos. Os fabricantes de um aparelho poderiam oferecer vários aplicativos para tarefas e usuários diferentes [12]. Além disso, a proposta da Sun previa o desenvolvimento de um sistema operacional que controlasse uma rede de eletrodomésticos e dispositivos portáteis. Com isso seria possível utilizar um microcomputador para automatizar uma residência e seus eletrodomésticos [1]. Uma das primeiras conclusões durante o processo de desenvolvimento foi a de que o sistema não poderia ficar preso a plataformas, pois os clientes não estavam interessados no tipo de processador que estavam utilizando, e fazer uma versão do projeto para cada tipo de sistema seria inviável. Com a popularização da rede mundial de computadores (Internet), através da World Wide Web, a Sun decidiu adiar a idéia dessa rede doméstica e em 1995, direcionou a linguagem Oak para o desenvolvimento de aplicações na Web, dando origem à linguagem Java [12]. 24

25 4.2 Arquitetura de Java Java não é somente uma linguagem de programação [12]. Ela é formada por um conjunto de elementos que envolvem, além da sintaxe da linguagem de programação, os formatos de arquivos (.java e.class), um conjunto de APIs 1 (classes, componentes, frameworks), e uma Máquina Virtual Java (JVM). Cada um desses elementos de Java serão detalhados a seguir A Linguagem de Programação Java Java é uma linguagem de programação de alto nível, que segue o paradigma de programação orientado a objetos. A seguir são apresentadas as principais características de Java: Compilada e Independente de Plataforma (Portabilidade): Um programa escrito em Java precisa ser compilado antes de ser executado. O compilador traduz o código-fonte em Java (extensão.java) e gera um código em linguagem de máquina virtual Java (bytecode - que é próximo das instruções de máquina, mas não de uma máquina real) para um microprocessador virtual. [2]. Cada programa Java consiste da implementação de no mínimo uma classe. Uma classe é um tipo definido pelo usuário que contém o molde e a especificação para os objetos 2. Não é necessário recompilar um programa para que ele rode numa máquina e sistema diferente, basta que a plataforma (máquina e sistema) tenha uma implementação que permita a emulação da máquina virtual Java. A figura 3 ilustra os diferentes ambientes operacionais nos quais um mesmo programa em Java pode ser executado. 1 Applications Programming Interface - Interfaces para programação de aplicações que oferecem funcionalidades para a construção de interface com o usuário, banco de dados, etc. 2 São instâncias de uma classe. 25

26 Figura 3. Portabilidade de Java. Segurança: Apresenta uma tipagem de dados forte, por somente permitir acesso a campos pelo nome (e não por endereço), um programa em Java pode ser verificado antes de ser executado para prevenir a execução de código não autorizado além de proteger o sistema do cliente contra possíveis ataques não intencionais, o ambiente também deve proteger contra ações premeditadas. A presença de coleta automática de lixo, evita erros comuns que os programadores cometem quando são obrigados a gerenciar diretamente a memória. A eliminação do uso de ponteiros 1, em favor do uso de vetores 2, objetos e outras estruturas substitutivas, traz benefícios em termos de segurança. O programador é proibido de obter acesso à memória que não pertence ao seu programa. As presenças de mecanismos de tratamento de exceções tornam as aplicações mais robustas, não permitindo que elas falhem, mesmo quando estão rodando sob condições anormais [2]. Coleta de Lixo: A coleta de lixo é uma eficiente técnica de liberação de memória utilizada pela linguagem Java [15]. Muitas linguagens permitem que o programador aloque memória em tempo de execução. Esta alocação consiste geralmente no retorno de um ponteiro que indica o início do bloco da memória que foi alocado. Quando aquela memória não é mais necessária, o programa deve liberar recursos para que ela possa ser reutilizada e evitar que o sistema pare por falta de memória. Nas linguagens de 1 São utilizados em programas para acessar a memória e manipular endereços. 2 Estrutura de dados utilizada para armazenar informações do mesmo tipo. 26