Présentation de la plate-forme J2ME / Java ME

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Programmation J2ME Embarquée
Chapitre 1 : Présentation de la plate-forme J2ME
Présentation de la plate-forme
J2ME / Java ME
J2ME est la plate-forme Java pour développer des applications sur des appareils
mobiles tels que des PDA, des téléphones cellulaires, des terminaux de points de
vente, des systèmes de navigation pour voiture, etc.
C'est une sorte de retour aux sources puisque Java avait été initialement développé
pour piloter des appareils électroniques avant de devenir une plate-forme pour le
développement et l'exécution des applications polyvalentes.
Un environnement J2ME est composé de plusieurs éléments :

Une machine virtuelle dédiée tenant compte des ressources limitées du
matériel cible ;

Un ensemble d'API de base ;

Des API spécifiques.
Pour répondre à la plus large gamme d'appareils cibles, J2ME est modulaire grâce à
trois types d'entités qui s'utilisent par composition :

Les configurations : définissent des caractéristiques minimales d'un large sous
type de matériel, d'une machine virtuelle et d'API de base ;

Les profiles : définissent des API relatives à une fonctionnalité commune à un
ensemble d'appareils (exemple : interface graphique, etc.)
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
Les packages optionnels : définissent des API relatives à une fonctionnalité
spécifique dont le support est facultatif.
1. Historique de la plate-forme
Le langage Java a été développé à son origine pour la programmation d'appareils
électroniques de grande consommation (langage Oak par James Gosling in 1991).
Cependant au fil des années, Java a évolué pour être principalement utilisé pour le
développement d'applications standalone et serveurs. La plate-forme Java ME peut
ainsi être vue comme un retour aux buts originaux de Java.
Historiquement, Sun a proposé plusieurs plateformes pour le développement
d'applications sur des machines possédant des ressources réduites, typiquement
celles ne pouvant exécuter sur une machine virtuelle de type JVM répondant aux
spécifications complètes de la plate-forme Java SE.

JavaCard (1996) : pour le développement sur des cartes à puces ;

PersonnalJava (1997) : pour le développement sur des machines possédant au
moins 2Mo de mémoire ;

EmbeddedJava (1998) : pour des appareils avec de faibles ressources ;
En 1999, Sun propose de mieux structurer ces différentes plateformes sous
l'appellation J2ME (Java 2 Micro Edition). En 2000, la plate-forme J2ME est créée pour
le développement d'applications sur appareils mobiles ou embarqués tels que des
téléphones mobiles, des PDA, des terminaux, etc. : elle est donc la descendante des
différentes plateformes antérieures relatives aux appareils mobiles. Seule la plateforme JavaCard n'est pas incluse dans Java ME et reste à part.
Java ME cible de très nombreux appareils électroniques possédant différentes
caractéristiques dans une même plate-forme.
2. Présentation de J2ME / Java ME
La plateforme Java Mobile Edition (J2ME/Java ME) cible le marché des appareils
électroniques et embarqués tels que les pagers, les téléphones cellulaires, les PDA, les
set top boxes, etc. Elle est composée de plusieurs éléments :

Des spécifications (JSR « Java Specification Requests ») ;

Des machines virtuelles ;

Des API dédiées ;

Des outils pour le développement, le déploiement et la configuration.
La plateforme Java ME cible des appareils électroniques mobiles ou embarqués dont
les caractéristiques peuvent être particulièrement différentes et qui représentent un
nombre très important d'appareils différents. La grande difficulté est donc de définir
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une plateforme qui propose des services pour le plus grand nombre d'appareils
possible.
La seule solution pour répondre à cette problématique est de rendre la conception de
la plate-forme modulaire. L'ensemble des appareils sur lequel peut s'exécuter une
application écrite avec J2ME est tellement vaste et disparate que J2ME est composé
de plusieurs parties : les configurations et les profiles qui sont spécifiés par le JCP.
J2ME propose donc une architecture modulaire.
J2ME définit deux grandes familles d'appareils :

Appareils à fonctionnalités dédiées ou limitées : ressources et interface
graphique limitées, peuvent se connecter par intermittence au réseau
(téléphone mobile, agenda électronique, PDA, pagers, etc.) ;

Appareils proposant une interface graphique riche, possédant une connexion
continue au réseau (PDA haut de gamme, smartphone, set top boxes, système
de navigation, etc.) ;
La modularité de la plate-forme est assurée par trois concepts :

Configuration : définit une spécification de la plate-forme Java pour une des
deux familles définies, une machine virtuelle et des API de base ;

Profile : définit des API pour des fonctionnalités communes pour une
catégorie d'appareils similaires. Un profile est définit pour une configuration
sur laquelle il s'appuie et peut s'appuyer un autre profile ;

Package optionnel : définit des API pour des fonctionnalités spécifiques.
Java ME ne définit pas un nouveau langage de programmation mais adapte la technologie
Java aux appareils mobiles et embarqués. En fait, Java ME tente de conserver autant que
possible la compatibilité avec Java SE. Pour répondre aux besoins spécifiques des
appareils mobiles, Java ME remplace certaines API ou en propose de nouvelles.
Une application Java ME est organisée en plusieurs couches logicielles :
Application Java ME
Packages optionnels, API tiers
Profiles
Configuration
Machine virtuelle (VM)
Appareil
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Une application est développée en reposant sur une configuration qui cible une large
famille d'appareils cibles, un ou plusieurs profiles qui fournissent des fonctionnalités
de base et des packages optionnels ou des API tiers pour des fonctionnalités
spécifiques. Chaque configuration peut être utilisée avec un ensemble de packages
optionnels qui permet d'utiliser des technologies particulières (Bluetooth, services
web, lecteur de codes barre, etc.). Ces packages sont le plus souvent dépendant du
matériel.
Les API tiers ne font pas partie de Java ME mais elles s'appuient sur elle ou
l'étendent pour définir des API spécifiques à un appareil ou une fonctionnalité. Par
rapport à Java SE, Java ME utilise des machines virtuelles différentes. Certaines
classes de base de l'API sont communes avec cependant de nombreuses omissions
dans l'API Java ME.
3. Les Machines virtuelles
En fonction de l’appareil cible, la machine virtuelle pourra être allégée afin de
consommer plus ou moins de ressources. Les deux principales machines virtuelles
sont KVM et CVM :

KVM ou Kilobyte Virtual Machine est une machine virtuelle dont
l’'empreinte mémoire varie entre 40 et 80 Ko selon les options de compilation
et la plateforme. Cette taille restreinte lui permet de s'exécuter sur des
appareils de seulement 128 Ko de mémoire.

CVM ou C-Virtual Machine est la machine virtuelle qu’adhère complètement
aux spécifications des machines virtuelles de J2SE, mais est optimisée pour les
applications mobiles.
4. Les Configurations
Les configurations définissent les caractéristiques de bases d'un environnement
d'exécution pour un certain type de machine possédant un ensemble des
caractéristiques et de ressources similaires. Elles se composent d'une machine
virtuelle et d'un ensemble d'API de base. Deux configurations sont actuellement
définies :

CLDC (Connected Limited Device Configuration);

CDC (Connected Device Configuration).
La CLDC 1.0 est spécifiée dans la JSR 030 : elle concerne des appareils possédant des
ressources faibles (moins de 512 Kb de RAM, faible vitesse du processeur, connexion
réseau limitée et intermittente) et une interface utilisateur réduite (par exemple un
téléphone mobile ou un PDA "entrée de gamme"). Elle s'utilise sur une machine
virtuelle KVM. La version 1.1 est le résultat des spécifications de la JSR 139 : une des
améliorations les plus importantes est le support des nombres flottants.
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La CDC est spécifiée dans la JSR 036 : elle concerne des appareils possédant des
ressources plus importantes (au moins 2Mb de RAM, un processeur 32 bits, une
meilleure connexion au réseau), par exemple un set top box ou certains PDA "haut de
gamme". Elle s'utilise sur une machine virtuelle CVM.
5. Les profils
Les profiles se composent d'un ensemble d'API particulières à un type de machines
ou à une fonctionnalité spécifique. Ils permettent l'utilisation de fonctionnalités
précises et doivent être associés à une configuration. Ils permettent donc d'assurer
une certaine modularité à la plate-forme J2ME.
Il existe plusieurs profiles :
Profil
Configuration
JSR
CLDC
37
Foundation Profile
CDC
46
Personal Profile
CDC
62
CLDC
118
Personal Basis Profile
CDC
129
RMI optional Profile
CDC
66
CLDC
135
MIDP 1.0
MIDP 2.0
Mobile Media API (MMAPI) 1.1
PDA
Package javax.microedition.*
Lecture de clips audio et vidéo
75
JDBC optional Profile
Wireless Messaging API (WMA) 1.1
CDC
169
CLDC
120
Envoi et la réception de SMS
Les utilisations possibles des profils sont :
Application
Personal Profile
Application Midlet
Application pour Palm
Personal Basis Profile
MIDP
MIDP for Palm OS
Foundation Profile
CLDC
CLDC
CDC
KVM
KVM
CVM
MIDP est un profile standard qui n'est pas défini pour une machine particulière mais
pour un ensemble de machines embarquées possédant des ressources et une interface
graphique limitée.
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Il existe aujourd’hui deux implémentations majeures de profiles MIDP.

La première est plus spécifique, destinée aux Assistants de type Palm Pilot
(PalmOs) ;

La deuxième est totalement générique,
implémentation de référence (RI) .
proposée
par
Sun
comme
Le Foundation Profile est un profil de base qui s'utilise avec CDC. Ce profil ne
permet pas de développer des IHM. Il faut lui associer un des deux profils suivants :

le Personal Basic Profile permet le développement d'application connectée
avec le réseau ;

le Personal Profile est un profil qui permet le développement complet d'une
IHM et d'applet grâce à AWT.
Le choix du ou des profils utilisés pour les développements est important car il
conditionne l'exécution de l'application sur un type de machine supporté par le
profil.
Cette multitude de profils peut engendrer un certain nombre de problèmes lors de
l'exécution d'une application sur différents périphériques car il n'y a pas la certitude
d'avoir à disposition les profils nécessaires. Pour résoudre ce problème, une
spécification particulière issue des travaux de la JSR 185 et nommée Java Technology
for the Wireless Industry (JTWI) a été développée. Cette spécification impose aux
périphériques qui la respectent de mettre en œuvre au minimum : CLDC 1.0, MIDP
2.0, Wireless Messaging API 1.1 et Mobile Media API 1.1. Son but est donc d'assumer
une meilleure compatibilité entre les applications et les différents téléphones mobiles
sur lesquelles elles s'exécutent.
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Les machines virtuelles
En fonction de l’appareil cible, la machine virtuelle pourra être allégée afin
de consommer plus ou moins de ressources. Les deux principales machines
virtuelles sont KVM et CVM :
KVM ou Kilobyte Virtual Machine est la machine virtuelle de
la configuration CLDC. L'empreinte mémoire de KVM varie entre 40 et 80
Ko selon les options de compilation et la plateforme. Cette taille restreinte
lui permet de s'exécuter sur des appareils de seulement 128 Ko de
mémoire.
CVM ou C-Virtual Machine est la machine virtuelle de la configuration
CDC. Elle adhère complètement aux spécifications des machines
virtuelles de J2SE, mais est optimisée pour les applications mobiles.
6. J2ME Wireless Toolkit 1.0.4
Sun propose un outil pour développer des applications J2ME utilisant CLDC/MIDP.
Cet
outil
peut
être
téléchargé
à
l'url
suivante
: http://www.oracle.com/technetwork/java/sjwtoolkit-138075.html
La version 1.0.4 de cet outil permet de développer des applications utilisant MIDP
1.0.
6.1 Installation du J2ME Wireless Toolkit 1.0.4
L'installation ci-dessous concerne la version 1.0.4.
Il faut exécuter le fichier j2me_wireless_toolkit-1_0_4_01-bin-win.exe
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Il faut suivre les instructions suivantes, guidées par l'assistant d'installation :

sur la page d'accueil (welcome) , cliquez sur "Suivant"

sur la page d'acceptation de la licence, lire la licence et l'approuver en cliquant
sur "Yes"

sur la page de sélection de localisation de la JVM, cliquez sur "Next"
(sélectionner l'emplacement si aucune JVM n'a été détectée automatiquement)

sélectionner l'emplacement de l'installation de l'outil et cliquez sur "Next"

cliquez sur "Next" pour accepter le menu par défaut dans le menu
"Démarrer/Programme"

sur la page de résumé des opérations, cliquez sur "Next"

sur le dernière page (Complete), cliquez sur "Finish"
6.2 Les premiers pas
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Il faut exécuter l'outil KToolBar.
Pour créer un projet, il faut cliquer sur le bouton "New Project" ou sur l'option "New
Project" du menu "File".
Il faut saisir le nom du projet et le nom qualifié de la midlet puis cliquer sur "Create
Project".
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Il faut ensuite créer la ou les classes dans le répertoire src de l'arborescence du projet.
Pour construire le projet, il faut cliquer sur le bouton "Build".
Pour exécuter le projet, il suffit de choisir le type d'émulateur à utiliser et cliquer sur
le bouton "Run".
Exemple : avec l'émulateur de téléphone par défaut.
Cliquer sur l'application "Test"
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puis cliquer sur le bouton entre les flèches
Il est aussi possible d'utiliser l'émulateur Palm POSE (Palm O.S. Emulator). L'outil
demande le chemin d'accès à POSE,
Puis l'outil génère un fichier .prc.
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Enfin, il lance l'émulateur et installe le fichier pour l'exécuter.
Pour plus de détails, voir la section sur MIDP for Palm OS.
7. J2ME wireless toolkit 2.1
La version 2.0 permet d'utiliser MIDP 1.0 ou 2.0 ainsi que les API optionnels Mobile
Media et Wireless Messaging . Il peut être intégré dans d'autres IDE tels que Sun
Studio Mobile Edition ou JBuilder.
La version 2.1 permet d'utiliser CLDC 1.1 et l'API J2ME Web service et de développer
des applications pour des périphériques qui respectent les spécifications JTWI.
7.1 Installation du J2ME Wireless Toolkit 2.1
La version 2.1 du J2ME Wireless Toolkit nécessite la présence sur le système d'un
J2SE 1.4 minimum.
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Elle permet le développement d'applications répondant aux spécifications de la JSR185 (Java Technology for the Wireless Industry) qui inclue : CLDC 1.1, MIDP 2.0,
WMA 1.1 MMAPI 1.1.
Elle permet aussi l'utilisation de la JSR-172 (J2ME Web Services Specification).
Lancer l'application j2me_wireless_toolkit-2_1-windows.exe. Un assistant guide
l'utilisateur dans les différentes étapes de l'installation :

sur la page d'accueil, cliquez sur le bouton « Next »

sur la page « License Agreement » : lire la licence et si vous l'acceptez, cliquez
sur le bouton « Yes »

sur la page « Java Virtual Machine Location » : le programme détecte
automatiquement la présence d'un JDK 1.4 ou supérieure, cliquez sur le
bouton « Next »

sur la page « Choose Destination Location » : sélectionnez le répertoire
d'installation de l'application et cliquez sur le bouton « Next »

sur la page « Select Program Folder » : saisissez ou sélectionner le dossier du
menu démarrer qui va contenir les raccourcis vers l'application si celui par
défaut ne convient pas. Cliquez sur le bouton « Next »

sur la page « Start Copying files » : un résumé des options d'installation est
affiché. Cliquez sur le bouton « Next »

les fichiers de l'application sont copiés. Une fois celle-ci terminée, la page
« Installshield Wizard Complete » s'affiche. Cliquez sur le bouton « Finish ».
L'installation créé les répertoires suivants :
appdb\ contient les bases de données de type RMS des
applications
apps\
contient les applications développées comme applications
de démo
bin\
contient les outils du WTK
docs\
contient la documentation du WTK et des API
lib\
contient les bibliothèques des API
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7.2 Les premiers pas
L'outil Ktoolbar est un petit IDE qui permet de compiler, pré-vérifier, packager et
exécuter des applications utilisant le profile MIDP. Il ne permet pas l'édition du code
des applications : il faut utiliser un éditeur externe pour réaliser cette tâche.
La première chose à faire pour créer une application est de créer un nouveau projet.
Pour cela, il faut sélectionner l'option « File/New Project » du menu ou cliquer sur le
bouton « New Project » dans la barre d'outils.
Il faut saisir le nom du projet et le nom de la classe de la Midlet.
La création du projet permet la création d'une structure de répertoires dans le sousrépertoire apps du répertoire du WTK. Dans ce répertoire apps, un répertoire est créé
nommé du nom du projet. Ce répertoire contient lui même plusieurs sousrépertoires :
%WTK%/apps/nom_projet/bin
contient le fichier jar, jad et le
fichier manifest
%WTK%/apps/nom_projet/classes contient les classes compilées
%WTK%/apps/nom_projet/lib
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contient les bibliothèques
utiles à l'application
%WTK%/apps/nom_projet/res
contient les ressources utiles à
l'application
%WTK%/apps/nom_projet/src
contient les sources des
classes
La page des propriétés du projet est différente de celle proposée dans la version 1.0.
Pour l'utiliser, il faut utiliser l'option « Project/settings » ou cliquer sur le bouton
« Settings » de la barre d'outils.
L'onglet « API sélection » permet de sélectionner la plateforme cible ainsi que les API
particulières qui vont être utilisées par l'application.
Le « target plateform » permet de sélectionner le type de plate-forme cible utilisée :

JTWI : plate-forme répondant aux spécifications de la JSR-185
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
MIDP 1.0 : plate-forme composée de CLDL 1.0 et MIDP 1.0

Custom : plate-forme personnalisée pour laquelle il faut préciser toutes les
API utilisées
L'onglet « Required », « Optionnal » et « User defined » permet de préciser les
attributs respectivement obligatoires, optionnels et particuliers à l'application dans le
fichier manifest sous la forme de paires clé/valeur.
L'onglet « Midlets » permet de saisir les Midlets qui composent la suite de Midlets de
l'application.
Pour créer et éditer le code des classes qui composent l'application, il faut utiliser un
outil externe dans le répertoire %WTK%/apps/nom_projet/src, en respectant la
structure des répertoires correspondant aux packages des classes.
La compilation et la pré-vérification des sources se fait en utilisant l'option « Build »
du menu « Project » ou en cliquant sur le bouton « Build ».
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Si aucune erreur de compilation n'est détectée, il est possible d'exécuter le code en
utilisant l'option « Run » du menu « Project » ou en cliquant sur le bouton « Run » de
la barre d'outils.
Avant de lancer l'exécution, il est possible de sélectionner l'émulateur de
périphérique (device) utilisé pour exécuter le code. Le J2ME Wireless Toolkit 2.1 est
fourni avec quatre émulateurs :

DefaultColorPhone : un téléphone mobile avec un écran couleur. C'est
l'émulateur par défaut.

DefaultGrayPhone : un téléphone mobile avec un écran monochrome

MediaControlSkin : un téléphone mobile avec des capacités multimédia
accrues (video et audio)

QwertyDevice : un périphérique avec un clavier Qwerty
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L'option « Clean » du menu « Project » permet de faire du ménage dans les fichiers
temporaires générés lors des différents traitements.
Le bouton « Clear console » permet d'effacer le contenu de la console.
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L'option « Package » du menu « Project » propose deux options pour packager
l'application une fois celle-ci mise au point :

« Create package » : permet de créer un package sous la forme de fichiers .jar
et .jad

« Create obfuscated package » : permet de créer un package sous la forme d'un
fichier .jad et d'un fichier .jar plus compact, et ceci grâce à un outil tiers non
fourni réalisant l'opération d'obscurcissement
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