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第一篇java论文范文参考：Java实时性及嵌入式实时Java处理器研究
近年来嵌入式系统发展极其迅速,正逐步渗透于人类生活的各个方面,这对嵌入式系统的性能及开发效率也提出了更高的要求.和桌面系统的软件开发相比,嵌入式软件开发普遍还使用比较传统的C／C++甚至汇编语言进行,难以适应嵌入式系统的迅猛发展,因此需要新的开发方法和开发手段来解决.Java语言的面向对象、跨平台、语言级并发支持、安全等特性不仅使它在互联网领域得到广泛应用,也引起了嵌入式领域研究人员的高度重视,他们希望能将Java语言改造成嵌入式及实时系统开发的主流语言来提高开发效率及增加系统安全性.
由于嵌入式系统多数为实时系统,传统Java技术应用于嵌入式系统的主要不足之处表现为：由于Java虚拟机是在运行中对引用到的类进行动态装载、解析和连接,影响了系统的实时性；垃圾收集器(GC)的自动运行导致了任务执行时间的不可预测性；另外,Java语言规范和Java虚拟机规范讨论线程调度的地方非常笼统,导致在不同虚拟机实现中线程调度特性表现不一致.针对传统Java技术在实时方面的不足,Sun公司联合IBM、Microware等公司制定了实时Java规范(RTSJ),为实时Java平台的实现提供了参考.实时Java规范在内存管理、线程调度、异步事件处理、异步控制转移等多个影响实时性的方面进行了扩展,使得Java能够适用于实时系统.
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随着实时Java规范的推出,如何实现适用于嵌入式系统的高效实时Java平台就成为了研究热点.目前,常见的实时Java平台实现方式有解释方式(在实时操作系统RTOS之上用软件方式来解释执行Java字节码)；提前编译(字节码被提前编译生成机器码或中间代码,如C)；硬件加速(用硬件方式执行一部分常用字节码来提高整体性能)；硬件翻译(用硬件单元把字节码实时翻译成机器码)以及Java处理器方式(字节码直接作为机器代码在处理器硬件上执行).同其它实现方式相比,Java处理器免除了把Java字节码转换为机器代码的工作同时还可以针对Java虚拟机特点提供特殊的硬件支持.因此具有能够直接硬件执行Java字节码、执行效率高、内存占用少、功耗低等特点,所以更适合用于资源受限的嵌入式设备.
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目前国外已有一些针对嵌入式实时Java处理器的研究,如JOP、aJ-80、aJ-100及FemtoJava等.国内研究机构也有过一些针对Java处理器及Java芯片的研究,如JE-Java、JC104,但其重点是提高系统整体性能而不是实时性,一个原因也是因为当时实时Java规范尚未推出.
本文设计了一种能在低成本FPGA芯片中实现的硬实时嵌入式Java处理器HRTEJ(Hard Real-Time Embedded Java Processor),目标是实现具有硬实时特性的嵌入式Java处理器并对实时Java规范提供有效支持.该处理器实现了一些特殊的硬件机制提供对实时Java规范中异步传输控制、线程管理和调度、同步与共享、以及内存管理的支持.并通过对实时Java规范中内存管理的改进,简化了应用程序员的开发接口.同时,本文还提出了针对Java Class文件的优化方法,根据该优化方法,所有影响系统实时性的操作都在程序运行之前得到处理,在保证指令最坏执行时间(WCET)可预测性的同时也简化了处理器本身的实现.
第二篇java论文样文：Java语言的程序漏洞检测与诊断技术
Java语言已经成为了近几年最为重要的编程语言之一,根据权威开发语言排行榜TIOBE的统计,从2002年至今的10年内,Java语言市场占有率始终处于所有开发语言的前两位.近年来,随着安卓系统的普及以及安卓平台将Java作为其程序设计语言,Java语言不论在移动终端还是在个人电脑、服务器平台上都已经占据了不小的份额.如今,毫无疑问Java语言影响着信息产业的方方面面.
与此同时,随着Java语言及其支撑平台的飞速发展,Java程序员和Java应用的数目也在飞速增长之中.以安卓平台为例,目前安卓官方市场上的应用数目已经超过了50万个,并且.这个数量仍然在以平均每个月2万个的速度飞速膨胀.迅速增长的Java应用数量给Java程序的管理和维护带来了挑战.Java代码中的程序漏洞(包括程序功能性漏洞,或称程序错误,以及程序安全性漏洞)每年都会给应用的使用者造成巨大损失,因此检测、诊断与排除Java代码中潜在的程序漏洞是Java应用的一个主要需求.
程序漏洞检测和诊断几十年来一直是软件研究领域的关键问题.近年来随着多核架构和智能移动终端的普及,程序漏洞检测和诊断的研究逐渐集中在以下两个方面：(1)多核架构下的并发错误研究,致力于检测、诊断和排除由于程序并行化带来的并发错误.例如,通过记录并发程序运行时的不确定,并促使该程序在随后的运行过程中确定的重现某一并发错误,进而减少定位对应程序漏洞的难度.(2)智能终端上的漏洞检测和诊断研究,力图对智能终端应用中的各种程序漏洞进行检测和诊断.包括检测并诊断应用中可能发生的功能性及安全性漏洞.例如,采用符号化执行方式遍历应用程序执行路径,通过分析程序行为检测程序漏洞,并生成对应程序输入以简化诊断过程；通过对程序进行污染分析,可以检测其中可能存在的信息泄露等安全漏洞.由于智能终端上的应用通常采用应用市场集中发布的模式,同时每个应用市场每月都有数以万计的应用进入,因此对此类应用进行审核不仅对程序分析速度要求较高,而且还需要提供完备的验证机制,为高效地去除可能具有安全漏洞的应用提供佐证.这两个方面研究的对象恰好也是Java程序目前所面临的主要问题.
然而,当相关研究成果被应用到Java语言上时,现有研究多从程序漏洞本身模式出发,通过借用适用i其他语言的类似漏调整检测与诊断方法,进行对Java程序漏洞的检测.但是,Java语言的许多特性,如面向对象、托管执行和运行时事件,使得其不同于以往的过程式语言和本地语言运行模式.简单的将其他语言的已有经验应用于对Java程序的漏洞检测与诊断效果并不理想.比如,由于Java托管运行时通过垃圾回收机制管理程序内存使用,在Java程序运行时,其数据移动较C/C++等本地语言程序多,因此当确定性重现系统被应用到Java程序时,受大量的数据移动影响,重现系统的记录和重现开销巨大,从而极大地限制了重现系统的性能.另外,移动终端中Java应用通常采用事件驱动的运行模型,该模型下的程序运行具有较大的随机性和不确定性.一些继承自传统漏洞检测与诊断手段的研究,例如针对Java应用的符号化执行,往往需要牺牲其检测与诊断精度才能确保该过程的顺利完成.
本文在充分分析现有程序漏洞检测和诊断方法作用于Java应用时的性能和效率等问题的基础上,提出了一个系统的解决方案.从移动终端、桌面应用和服务器等角度,着力于提高程序设计者以及应用程序市场对Java应用的漏洞检测与诊断能力.本文提出的三个新技术,即基于对象的确定性重现,导向性符号化执行,与采用符号化执行的信息泄露漏洞检测与诊断技术,充分弥补了程序漏洞检测与诊断技术在Java语言等动态语言上的不足.相对于之前的研究,本研究借助于对Java语言本身语言模型与运行模型的深入了解,从Java语言模型本身出发设计适合该语言的漏洞检测与诊断技术,测试表明使该技术在作用于Java应用时达到远优于已有技术的性能和效果.
具体而言,本文的主要贡献如下：
1.首次提出了基于对象的确定性重现技术,设计并实现了ORDER系统以完成对多线程Java应用的确定性重现.ORDER系统利用Java程序多以对象作为基本逻辑单元的特性,结合Java虚拟机对内存中对象的管理机制,提出以对象为粒度的确定性重现技术.该系统的性能是所有已知同类系统中最好的,在保证重现系统确定性的前提下,该系统记录阶段的开销仅为114%.此外,通过将重现系统的记录和重现实现于Java虚拟机中,ORDER系统不仅能重现现有系统可以重现的程序错误,还能够重现已有系统不能重现的错误,如由外部代码中的程序漏洞造成的错误.这也就意味着ORDER能够被用于诊断更多的程序漏洞.
2.首次提出导向性符号化执行方法,致力于提高符号化执行技术在应用于安卓应用时的运行效率,为利用符号化执行检测与诊断安卓Java程序漏洞提供基础.本文设计并实现了SymDroid系统以提供高效率的符号化执行.本文通过对安卓编程与运行模型的分析,揭露符号化执行在应用于安卓程序时的路径爆炸问题,并提出导向性符号化执行技术解决该问题.SymDroid系统利用静态程序分析的结果,在不影响搜索精度的前提下对符号化执行的搜索空间进行限定,导引符号化执行过程的进行.该系统有效地提升了符号化执行的效率,在少于几个小时的时间内,就可以完成对特定应用的某一行为进行的检测和诊断.而现有的其他符号化执行工具或者不支持安卓应用等事件驱动程序,或者需要牺牲代码覆盖率以保证分析的顺利完成.
3.首次提出结合符号化执行和静态分析技术的安卓应用信息泄露检测与诊断技术,以弥补相关工具在辅助诊断信息泄露触发条件时的不足,并同时增强信息泄露检测技术在安卓平台上的漏洞检测能力.本文设计并实现LeakMiner系统,通过静态污染分析技术和导向性符号化执行技术检测并诊断安卓系统中的信息泄露漏洞.该系统可以在几乎没有误报的前提下检测出大部分存在信息泄露漏洞的安卓应用,并提供与该漏洞相关的程序输入.通过该系统提供的程序输入信息,程序员可以快速了解造成程序漏洞的代码,并对该漏洞进行修复.应用市场也可以利用这一信息快速确认信息泄露的存在,并隔离该应用.同时,由于采用了本文提出的导向性符号化执行方法,LeakMiner系统的分析时间短,它能够在一小时内完成对单一程序的漏洞检测和相关程序输入生成的所有工作.
第三篇java论文范文模板：Java虚拟机的自适应动态优化
Java语言以其在软件工程上的优势而被广泛地应用在各个领域的软件开发中.Java程序运行在Java虚拟机这一动态环境下,和传统的静态编译的二进制代码相比,它存在很多优势:代码的可移植性、安全性、自动化的内存管理和线程管理技术、动态类加载等等.这些方便而又强大的功能大大提高程序员的工作效率,因此被广泛使用.但是,这些动态的特性使得一些传统的静态编译技术不再适用,因此科学家们一直在探索新的编译技术,使得在虚拟机上能够获得更好的性能.
由于缺乏运行时信息,静态编译采用较为复杂的全局分析而并不能得到理想的结果.Java虚拟机的介入使得编译及优化发生在程序运行时,因此工业界一直致力于发展自适应优化技术,希望能够利用程序运行时的动态信息来指导对程序进行何种优化.
围绕Java程序中现有局部性的问题及其对应用程序性能的影响,本文系统深入地研究了Java虚拟机中的自适应优化技术,其主要的创新点及贡献如下:
第一,设计并实现了一种低开销的自适应动态优化框架.该框架通过插桩来收集细粒度的信息,在程序运行的过程中,我们会根据反馈的信息自适应地调整插桩以降低开销,同时为了进一步减少插桩带来的影响,我们从Java程序的特性出发,尽量减少插桩的数目.
和以前的静态分析工作相比,我们的工作是在运行时进行的,摆脱了因数据集变化而带来的不灵活性,和已有的动态分析工作相比,我们首次在Java虚拟机中实现自适应动态优化框架,弥补了Java虚拟机中现有的动态编译技术的不足,同时为了降低框架的运行时开销,我们针对Java语言的特性对框架进行一系列优化,包括框架设计、访问对象的插桩设计等,这些技术有效地降低了开销,进一步提高了Java程序的性能.最终的实验结果表明自适应优化框架的开销最多为2.5%,平均为1.7%.该框架为后面提出的局部性优化创造了良好的条件.
第二,提出一种快速的滑动标记缩并算法.它在标记阶段记录位图和存活块池,在缩并阶段计算块内偏移表,将对堆的遍历转化为对块内偏移表的访问,大大地降低遍历堆所带来的开销,同时活块池的引入使得该算法很容易被应用在并行垃圾收集算法中.实验证明该算法使得标准工业测试程序SpecJBB2005、SpecJVM98和Dacapo的性能有不同程度的提高,最高达到8.9%,同时程序的局部性也优于线性标记缩并算法,与深度遍历序相比,DTLB(Data Translation Lookaside Buffer)失效率改善最多为11%,2级Cache失效率改善最多为13.6%.
第三,基于自适应动态优化框架提出预取优化算法来改善程序的局部性.该算法基于自适应动态优化框架,它在即时编译器对程序编译的同时完成插桩的工作,插桩用来收集访存对象的信息.如果检测到当前运行过程中存在相关对象的访问,预取控制器将会插入相应的预取指令.自适应预取优化算法的关键在于预取准确性和运行时开销之间的权衡.为了保证预取的准确性,我们对程序进行插桩,为了降低运行时的开销,我们控制预取指令的插入并且实现无效的插桩删除优化.实验结果表明该算法使得标准工业测试程序SpecJBB2005、SpecJVM98和Dacapo的性能有不同程度的提高,最高达到18.1%,平均为7.15%.同时,运行时开销低于4%,内存开销可以忽略不计.
第四,描述了一种基于对象亲缘关系的垃圾收集算法.该算法通过硬件性能分析器来定位频繁引起Cache失效的对象,根据对象之间的亲缘关系,建立对象亲缘图,并与垃圾收集算法相结合,将亲缘度高的对象们排列在堆中相邻的位置,这意味着访问完其中一个对象,接下来访问另外一个对象的概率很高,将它们放在一起可以改善对象之间的局部性,实验结果表明基于对象亲缘关系的垃圾收集算法对SpecJBB2005、SpecJVM98和Dacapo的性能有明显的提高,最多为4.9%,平均为3.4%,同时采用硬件性能分析器收集信息使得profiling的开销很低,平均为0.47%,最后我们将该算法和自适应预取优化相结合,结果表明大部分程序的性能不会降低,对于个别程序,甚至有所提高.
第四篇java论文范例：面向网格基于Java的交互式可视化系统*is研究与实现
可视化在科学计算、国防建设和国民经济中有着重要应用,作为一种计算和数据密集型应用,往往需要较高的硬件配置,并常常利用并行技术进行加速.1990年代中后期以来,计算机硬件和网络技术获得长足发展,图形硬件性能急速提升,分布式可视化的分布范围逐步扩大.网格技术作为一种前瞻的面向广域网的分布式计算方式,是传统的并行和分布式计算在深度和广度上的拓展,使可视化应用在更广的范围内利用资源和提供服务成为可能,因此面向网格的可视化成为可视化领域的一个新兴研究方向.面向网格可视化系统的目标是利用网格为分布式可视化应用提供异构资源的管理和共享,多用户任务的管理和协同等关键支持,实现面向网格的多用户交互式并行可视化、远程可视化和协同可视化.现有的面向网格可视化研究尚处于起步阶段,工作各有特点,但缺乏系统性,对异构资源上支持交互式远程并行可视化任务的研究较少,尚没有一个系统能完全实现面向网格可视化的目标.针对这些问题,本文在国内外研究工作的基础上对面向网格的交互式远程并行可视化进行了探索,设计并实现了一个基于Java面向网格的交互式远程并行可视化体系结构和系统*is,可以支持大数据集的交互式并行可视化和远程可视化,较系统地实现了面向网格可视化的基本目标.论文的主要研究内容与成果包括: 提出了一个面向网格可视化的三层体系结构,该体系结构由网格支撑层,可视化层和网格门户层组成,每层负责提供一组支撑功能.网格支撑层提供运行分布式可视化任务所需要的资源管理和任务管理功能,可视化层完成具体的绘制、并行绘制和远程绘制,网格门户层为用户提供面向网格的可视化任务交互界面.该体系结构界定了面向网格的可视化系统应当具备的三大基础功能,分层简洁,层次之间耦合少,各层具备较高的独立性和可扩展性.
面向网格的可视化系统使用动态变化的异构网格资源,并需要接受动态的任务指定.大部分现有的并行可视化系统不具备动态的资源管理和多用户多任务支持,而现有的网格中间件又无法直接支持交互式可视化应用,因此我们在网格中间件和可视化层之间引入了网格支撑层,并对网格中间件Globus的功能进行合理取舍,实现了网格资源和用户任务的动态管理,为*is系统支持多用户多任务交互式远程并行可视化提供了有力支撑.第五篇java论文范文格式：Java程序指向分析研究
指针指向分析的主要目的是静态地获取程序在运行时刻的指针指向信息.本文设计并实现了一种上下文敏感的基于约束的Java程序指向分析算法.在此基础上,本文提出了几项针对指向分析的优化技术,以此提高算法的效率和实用性.
本文基于Andersen算法,设计了一种有效的上下文敏感的指针指向分析算法,该算法支持继承、字段对象等语言特性.不同对象的字段在算法中被分别处理,同时,算法对复合类型的对象实现了基于字段的处理.本文用有向图描述各个方法内部的指向关系,并以此为基础计算得到带上下文信息的全局指向图.
为了提高算法的效率和可扩展性,本文首先引入了两种优化技术：结点拓扑排序和回路侦测与消除.结点间的拓扑排序的目标是降低分析过程中的迭代次数；另一个是在线的回路侦测与消除,它与拓扑排序过程同步实现.实验数据表明,本文提出的优化技术有效提高了算法的效率.
此外,本文引入了指向副作用分析技术,这项技术可以进一步提高上下文敏感的指向分析算法的效率.指向副作用分析通过对局部指向图的分析找出程序中无指向副作用的方法集合.无指向副作用方法指的是那些不会改变其调用上下文中的指向关系的方法.在全局指向关系的分析过程中利用无指向副作用分析的结果可以避免计算一些无关的指向关系.实验数据表明,利用指向副作用分析结果可以进一步提高指向分析的效率.
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