专利名称：一种java卡对象管理方法
技术领域：
本发明涉及智能卡领域，尤其涉及一种JAVA卡对象管理方法。
背景技术：
智能卡自诞生起,几十年来，随着集成电路技术、计算机技术和信息安全技术的发展，从接触式卡发展到射频卡甚至多界面卡，从单一应用发展到多应用，种类更加丰富，技术也更趋先进。目前这样，支持多应用的智能卡软件平台成为关键，特别是JAVA卡。由于JAVA卡是运行时解析，因此对象的定位速度会很大的影响JAVA卡运行时的性能；另外，JAVA卡允许发卡后动态下载、删除应用，随着用户对应用的更替，JAVA卡的用户空间也是很宝贵的资源JAVA卡的对象管理方式也会影响到JAVA卡空间的利用效率。在已有的实现中，JAVA卡的对象使用2级表索引的方式，对象占用空间跟对象类型相关，最少的占用8字节；这种管理方案，不仅对象解析、访问的效率比较低(需要解析2 3次，才可以访问到对象)，而且对象表也需占用大量的存储器空间，而不简洁的对象头表示方式，也对存储器·空间造成了浪费。针对JAVA卡技术的上述缺陷，本发明要提供一种高效率的JAVA卡对象管理方法，方便对象的定位，节省堆空间资源，提高JAVA卡的空间使用效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效率的JAVA卡对象管理方法。JAVA卡对象管理方法的目的是加速对象引用在堆空间中的定位速度，合理利用空间，减少资源浪费。为了实现上述发明目的，本方法提供的JAVA卡对象管理方法包括以下步骤JAVA卡对象的对象头与对象体在堆中分离；任何类型的对象头都固定占用8字节长度，对象体则根据JAVA卡对象的具体内容而占用不同的堆存储空间或者RAM空间。对象头分配在存储器堆空间的一端，对象体则在存储器堆空间的另一端分配或在RAM空间进行分配。；举例来说，从低地址往高地址分配对象头空间、从堆的高地址往低地址分配持久性对象体空间；或者,反之,从低地址往高地址分配持久性对象体空间，从堆的高地址往低地址分配对象头空间。JAVA卡动态下载的包代码所使用空间，也与对象体空间的使用方式相同。预先分配一些对象头空间，并做好初始化；当预留的对象头空间已使用时，以存储器的一个Page为单位再申请空闲空间，但，需要保证对象头空间的连续性。对象头信息为8个字节，由于所有类型对象都是相同长度，因此对象头以Page为单位进行存储空间申请；申请的Page空间，按照每8字节为一个对象头块，再进行单独的空间管理；每个Page需要留出起始的8个字节,作为Page管理信息,该8字节的用途为标识本Page中每个对象头是否被使用的情况。每个对象头块都对应Page头标识中的一个bit位，bit位置I，表明该块空间已经被分配；bit为置O，表明该对象头块为空闲。新对象被创建时，首先申请对象头空间从堆对象头使用空间开始，顺序检查每个Page头的标识字节，确定是否本Page中未被使用的空闲对象头块，如果有，则将空闲的对象头分配给新对象的头，并重新设置该对象头块所在Page的标识信息；然后申请对象体空间如果是持久对象，从堆对象体使用空间一端的第一个空闲块开始，查找并分配适合大小的空闲空间作为对象体；如果是瞬态对象，则从RAM空间分配对象体。当有垃圾对象被删除，则直接将该对象使用的对象头块所对应的page中标志信息的bit位置0 ;同时将对象体的空间释放，如果是持久对象，将释放的空间加入到堆的空闲块中统一管理，以供再次使用。每个对象的头信息的最后3个字节为一个地址指针，内容为该对象内容在存储器堆空间的物理地址或者RAM空间地址。对象引用的表示方式为存储器堆空间的Page编号和对象头在该Page中的块编号，，其中Page编码为该Page起始地址/(除以)每个Page的大小；Page中以每8字节为一个块，块编号则从I开始，顺序递增。举例来说，存储器中每 个Page大小为128字节，则该对象引用(2字节，即16bit)的表示方式为12bit表示page编号，4bit表示page中块编号，则可以寻址128X2~12 = 2~19，即可以表示512K的空间；同样类推，存储器中的Page大小为64字节、256字节或者512字节等，分别可以使用3bit、5bit或者6bit表示对象在Page中的块编号,而使用13bit、Ilbit或者IObit标识Page编号，都同样可以寻址512K空间。JAVA卡对象定位对象头的方式为存储器的Page编号XPage大小+对象在该Page中的块编号X每个对象头块的大小。这样，对象头地址不需要在索引表存储，因此，不仅不需要额外的索引表存储对象头地址，定位对象头信息时，也不需要多次定位、读取索引表；而定位对象体，则在对位对象头以后，通过对象头最后3字节的链接指针，来定位，比对象头多一次定位，但仍比二级表的定位方式要快。本发明所提供的JAVA卡堆空间对象管理方法将加速对象引用在堆空间中的定位速度；节省堆空间，提高空间使用效率。
图I持久性对象在存储器堆中的结构图(对象头从堆低地址分配空间，对象体从堆高地址分配空间)图2持久性对象在存储器堆中的结构图2 (对象头从堆高地址分配空间，对象体从堆低地址分配空间)图3瞬态对象在存储器堆/RAM中的结构图
具体实施例方式JAVA卡对象的对象头与对象体在堆中分离；任何类型的对象头都固定占用8字节长度，对象体则根据对象的具体内容而占用不同的堆存储空间；对象体的内容为JAVA卡应用的数据，例如，钱包余额，或者一条记录，当然，也包括对象的域；由于应用的领域不相同，应用的数据就不同，因此对象的内容也不同。每个对象的头信息的最后3个字节为一个地址指针，内容为该对象内容在存储器堆空间的物理地址或者RAM空间地址。为了对象头信息的统一，将持久性类数组对象、以及简单类对象的定义类所在包标识和类偏移信息，放到对象体中，占用对象体的前3字节。对象头分配在存储器堆空间的一端，对象体则在存储器堆空间的另一端分配或在RAM空间进行分配。举例来说，从低地址往高地址分配对象头空间、从堆的高地址往低地址分配持久性对象体(及JAVA卡的其他数据)空间；或者，反之，从低地址往高地址分配持久性对象体空间，从堆的高地址往低地址分配对象头空间。对象的头信息始终占用紧凑的、相邻物理空间，当低地址没有相邻的空闲块时，应进行堆空间紧凑操作。对象头信息为8个字节，由于所有类型对象都是相同长度，因此对象头以Page为 单位进行存储空间申请；申请的Page空间，按照每8字节为一个对象头块，再进行单独的空间管理；每个Page需要留出起始的8个字节,作为Page管理信息,该8字节的用途为标识本Page中每个对象头是否被使用的情况。Page中以每8字节为一个对象头块，每个块都对应Page管理信息的标志字节中的一个bit位，bit位置‘I’，表明该块空间已经被分配；bit为置‘0’，表明该块空间为空闲；由于Page管理信息中有8个字节被用作了标志字节，每个字节有8个bit，所以共可以标识8X8 = 64个对象头块。先预先分配一些对象头空间，并做好初始化；当预留的对象头空间已使用时，以存储器的一个Page为单位再申请空闲空间，但，需要保证对象头空间的连续性；预留空间的方式，可以减少对象头空间申请的过程，加快对象创建；预留空间的大小，可以根据JAVA卡已有应用可能创建对象的多少来确定。对象的创建分为对象头空间的申请、对象体空间的申请两个步骤1、对象头的创建新对象被创建时，首先从堆对象头使用空间开始，顺序检查每个Page头的标识字节，确定是否本Page中未被使用的块，如果找到有未使用块，则将该块分配给新对象的头，并设置该块所对应的Page标识信息为‘I’ ；如果预留的对象头空间已全部使用，以存储器的一个Page为单位再申请空闲空间，并分配一个对象头块给对象头；2 :对象体的创建如果是持久性对象，从堆对象体使用空间的第一个空闲块开始，分配空闲空间；如果是瞬态对象，则分配RAM空间；持久性对象，是指卡片在掉电情况下，其内容能被完好保存的对象，该类型对象的对象体需要保存在非易失性存储区中，例如EEPROM ;瞬态对象，也就是Clear_0n_Reset对象、以及Clear_On_Deselect对象,是在卡片掉电时,其内容被丢失的对象,该类型对象的对象体需要保存在易失性存储区中，例如RAM。对象删除后，回收对象空间时直接将对象头所在Page中，该对象使用的对象头块所对应的标志信息的bit位置0 ;如果删除对象为持久性对象，则将对象体的空间释放，加入到堆的空闲块中；堆中的空闲块是所有堆未使用空间的集合，堆管理所有空闲块，在对象或者包代码申请空间时，为其分配请求的空间；而在对象删除时，将对象占用空间加入到空闲块集合中，以供再次使用。对象引用的表示方式为2字节的对象引用=存储器的Page编号|对象在该Page中的块编号，Page编号占用高N bit，块编号占用低M bit，N加M—共为16bit，也就是2字节。其中Page编码为该Page起始地址/每个Page的大小；Page中以每8字节为一个块，块编号则从I开始，顺序递增。举例来说，存储器中每个Page大小为128字节，则该对象引用(2字节，即16bit)的表示方式为12bit表示page编号，4bit表示page中块编号，则可以寻址128X2~12 = 2~19，即可以表示512K的空间；同样类推，存储器中的Page大小为64字节、256字节或者512字节等，分别可以使用3bit、5bit或者6bit等表示对象在Page中的块编号，而使用13bit、Ilbit或者IObit标识Page编号，都同样可以寻址512K空间。对象通过解析以上的引用，可以直接被定位，，可以直接被定位，对象头地址=存储器的Page编号XPage大小+对象在该Page中的块编号X每个对象头块的大小。这样，对象头地址不需要在索引表存储，因此，不仅不需要额外的索引表存储对象头地址，定位对象头信息时,也不需要多次定位、读取索弓I表；而定位对象体,则在对位对象头以后,通过对象头最后3字节的链接指针，来定位，比对象头多一次定位，但仍比二级表的定位方式要快。总之，JAVA字节码解析执行时，可以根据对象引用，通过一次解析，可以直接定位对象的头信息，包括对象的类型、对象所在的包标识、对象域的个数等信息；通过两次解析 可以访问到对象的内容。对象头所在Page块每个page开始的8个字节是块标志字节。表I对象头所在Page块的格式
PAGE块格式长度(Bytes)
对象头是否有效的标志 8_
第I个对象头块 8第2个对象头块__8_
对象头的存储方式 对象类型标志I字节，标识对象类型，其定义如下表(未作出说明的bit，为保留)表2对象头类型标志的定义说明
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 BitlBitO 类型说明
— — _ — 00 持久性
0I表明为 Clear—On—Reset 瞬态
1IClear—On—Deselect 瞬态
0— 0 I — ~通Oilboolean 数组
1__0__0_______byte 数组_
10 1short 数组
I ~ I ' 0 一 — ■一 int 数组
111reference 数组对象包含各种类型的瞬态对象以及持久性对象；例如普通类型的持久性对象；byte数组类型的Clear_0n_Reset瞬态对象。 普通对象头表3普通对象头信息格式定义
权利要求
1.JAVA卡对象管理方法，其特征在于JAVA卡对象的对象头与对象体分离存储，JAVA卡对象以Page为单位申请对象头的存储空间并进行Page编号，Page中以每8字节为一个块，块编号则从I开始，顺序递增；对象头占用8字节，最后3字节为对象体在存储器堆空间的物理地址指针或者RAM空间地址指针，对象体则根据JAVA卡对象的具体内容而占用不同的存储器堆空间或RAM空间。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于每个Page起始的8个字节作为Page管理信息，标识本Page中JAVA卡对象的对象头存储空间是否被使用的情况。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于Page中每8字节作为一个对象头存储空间，每个对象头都对应Page管理信息中的一个bit位，bit位置I，表明该对象头存储空间已经被分配；bit位置O，表明该对象头存储空间为空闲。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于对象头分配在存储器堆空间，对象体则在存储器堆空间的另一端分配或在RAM空间进行分配。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于预先分配存储器堆空间，当预先分配的存储器堆空间已被使用时，以存储器堆空间的一个Page为单位再申请空闲空间，并保证对象头存储空间的连续性。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于预先分配的存储器堆空间根据JAVA卡需要创建的JAVA卡对象的多少来确定。
7.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于创建对象头时，顺序检查Page管理信息，确定本Page中是否有未被使用的对象头存储空间，如果有，则将该对象头存储空间分配给JAVA卡对象的对象头，并设置该对象头存储空间所对应的Page标识信息为‘I’;如果没有，以存储器堆空间的一个Page为单位申请空闲空间，并分配一个对象头存储空间给JAVA卡对象的对象头。
8.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于当JAVA卡对象被删除后，回收JAVA卡对象的对象头空间时，直接将对象头对应的bit位置O。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于对象头引用的表示方式为存储器堆空间的Page编号和对象头在该Page中的块编号，其中Page编号为该Page起始地址除以每个Page的大小。
10.根据权利要求I或9所述的方法，其特征在于JAVA卡对象定位对象头的方式为存储器堆空间的Page编号XPage大小+对象头在该Page中的块编号X每个对象头所占块的大小。
全文摘要
本发明涉及JAVA卡对象管理方法，包括以下内容JAVA卡对象由对象头和对象体共同组成，对象头与对象体在堆中采用分离地方式存储；所有类型的对象头都固定占用8字节长度，对象体则根据对象的具体内容而占用不同大小的存储空间；根据JAVA卡的设计需求，预先分配一定的page块作为对象头空间。本发明所提供的JAVA卡对象管理方法将提高对象创建、访问效率，并有利于对象JAVA智能卡的有限存储空间的更合理的应用。
文档编号G06F17/30GK102799660SQ20121023625
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者刘宏梅, 芦蓉, 崔炳荣 申请人:北京中电华大电子设计有限责任公司