CN109614221A - 一种实时操作系统的应用框架及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种实时操作系统的应用框架，其包括freeNow函数、freeLater函数、startGC函数、StopGC函数以及setProcessPriority函数，freeNow函数用于立即释放对象所占空间；freeLater函数用于将对象记录在册，在稍后系统空闲时释放其所占空间；startGC函数用于开启垃圾收集，强制执行GC线程；StopGC函数用于停止垃圾收集，强制终止GC线程；setProcessPriority函数改变当前的服务对象的执行优先级。

Description

一种实时操作系统的应用框架及其方法

技术领域

本发明涉及操作系统技术领域，具体涉及一种实时操作系统的应用框架。

背景技术

传统操作系统缺少面向开发人员的实时的编程接口，开发人员需要选择android.app.Service进行开发，缺少提供给开发人员的系统集成环境的实时功能，进而无法实现有效的内存回收。

缺少对优先级设置的功能，无法使应用服务进入实时优先级。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种实时操作系统的应用框架及其开放垃圾收集的方法、优先级更改的方法，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种实时操作系统的应用框架，其包括freeNow函数、freeLater函数、startGC函数、StopGC函数以及setProcessPriority函数；

freeNow函数用于立即释放Object对象所占空间；

freeLater函数用于将Object对象记录在册，在稍后系统空闲时释放其所占空间；

startGC函数用于开启垃圾收集，强制执行GC线程，当startGC函数执行后，系统将启用一个新的GC线程专门用来管理Object对象的销毁，该GC线程获取等待销毁的Object对象并调用freeObject函数执行实际的销毁操作；

StopGC函数用于停止垃圾收集，强制终止GC线程；

setProcessPriority函数通过选择优先级类别改变当前的服务对象的执行优先级,隐含调用renice指令并与相应的参数一起执行。

一种实时操作系统的开放垃圾收集的方法，其包括如下步骤：

步骤1，Application调用freeNow函数，由ServiceRT线程调用freeObject函数在Runtime中销毁第一对象，完成后依次返回ServiceRT线程和Application；

步骤2，Application连续调用多次freeLater函数，相应引起ServiceRT线程连续多次调用push操作，concurrentqueue线程分别将其余对象的信息记录在册便于后期执行销毁操作，并依次返回ServiceRT线程和Application；

步骤3，Application调用startGC函数，ServiceRT线程创建一个新的线程，该线程为GC线程，GC线程通过调用pop操作,依次获取了其余对象的信息，然后GC线程调用freeObject函数在Runtime中依次销毁其余对象，完成后返回GC线程；

步骤4，Application调用StopGC函数，ServiceRT线程调用terminate函数强制终止GC线程后，依次返回ServiceRT线程和Application。

步骤5，结束。

一种实时操作系统的优先级更改的方法，其包括如下步骤：

步骤1，启动新服务对象，调用new ServiceRT函数，建立ServiceRT线程，并在Android OS中注册该线程，完成初始化；

步骤2，新服务对象进入普通优先级，调用ServiceRT线程中的setProcessPriority函数，ServiceRT线程则调用Linux Kernel中的renice工具，在CoreLibraries更改新服务对象的优先级，并依次返回Linux Kernel和ServiceRT线程；

步骤3，新服务对象进入实时优先级；

步骤4，用户通过调用terminate函数来结束进入实时服务的新服务对象。

有益效果在于：

ServiceRT类利用了所有的实时特性，并以一致的方式向Android开发人员提供实时功能。为了以更方便的方式向开发人员提供实时功能，在应用程序框架级别上包括相应的编程接口。也就是将实时功能封装在一个众所周知的集成环境中给开发者使用。创建一个新的类android.app.ServiceRT类使得标准Android能够支持实时应用程序，提供内存回收和优先级管理的功能。与传统系统相比，本发明只需要开发人员在选择基类时改用android.app.ServiceRT而不是android.app.Service，并合理的使用引入的优先级管理方法和内存回收方法即可。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实时操作系统的应用框架组成示意图；

图2是本发明开放垃圾收集的方法流程图；

图3是本发明优先级更改的方法流程图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明创建一个新的类android.app.ServiceRT类使得标准Android能够支持实时应用程序，主要是提供内存回收和优先级管理的功能，如图1所示。

这个类利用了所有的实时特性，并以一致的方式向Android开发人员提供实时功能。该类提供了五个函数，功能如下表1所示：

参见附图1-3，具体实施方式为：

一种实时操作系统的应用框架，其包括freeNow函数、freeLater函数、startGC函数、StopGC函数以及setProcessPriority函数,

freeNow函数用于立即释放Object对象所占空间，；

freeLater函数用于将Object函数对象记录在册，在稍后系统空闲时释放其所占空间；

freeNow函数和freeLater函数释放Object对象时，内部线程被唤醒并调用freeObject函数来释放所有记录在册的等待销毁的Object对象，同时执行主程序；

startGC函数用于开启垃圾收集，强制执行GC线程(垃圾收集线程)；

当startGC函数执行后，系统将启用一个新的GC线程专门用来管理Object对象的销毁，该GC线程获取等待销毁的Object对象并调用freeObject函数执行实际的销毁操作；

StopGC函数用于停止垃圾收集，强制终止GC线程；

setProcessPriority函数通过选择优先级类别改变当前的服务对象的执行优先级,根据传递的参数，setProcessPriority函数将隐含调用renice指令(renice指令是linux系统的调整程序执行优先级的指令)并与相应的参数一起执行。

一种实时操作系统的开放垃圾收集的方法，其包括如下步骤：

步骤1，Application(应用程序)调用freeNow函数，由ServiceRT(实时服务框架)线程调用freeObject函数在Runtime(系统运行时)中销毁第一对象(O1)，完成后依次返回ServiceRT线程和Application；

步骤2，Application连续调用多次freeLater函数，相应引起ServiceRT线程连续多次调用push操作，concurrentqueue线程(队列维护线程)分别将其余对象(O2、O3)的信息记录在册便于后期执行销毁操作，并依次返回ServiceRT线程和Application；

步骤3，Application调用startGC函数，ServiceRT线程创建一个新的线程，该线程为GC线程，GC线程通过调用pop操作,依次获取了其余对象(O2、O3)的信息，然后GC线程调用freeObject函数在Runtime(系统运行时)中依次销毁其余对象(O2、O3)，完成后返回GC线程；

步骤4，Application调用StopGC函数，ServiceRT线程调用terminate函数强制终止GC线程后，依次返回ServiceRT线程和Application。

步骤5，结束。

其中，为了确保主应用程序不受干扰，通过使用Java中的Thread.setPriority函数降低内部线程的优先级。在主应用程序运行的同时，后台还有很多的非关键线程在运行，这些线程有可能具有较高的优先级，从而抢夺主应用程序的时间片使得总的执行时间不可控。通过Java中的Thread.setPriority函数降低非关键线程的优先级，使系统将资源优先分配给主应用程序，从而使得总执行时间可控。

一种实时操作系统的优先级更改的方法，其包括如下步骤：

步骤1，启动新服务对象，调用newServiceRT函数，建立ServiceRT线程，并在AndroidOS(安卓操作系统)中注册该线程，完成初始化；

步骤2，新服务对象进入普通优先级(非实时应用)，调用ServiceRT线程中的setProcessPriority函数，ServiceRT线程则调用Linux Kernel(内核)中的renice工具，在Core Libraries(核心库)更改新服务对象的优先级，并依次返回Linux Kernel和ServiceRT线程；

步骤3，新服务对象进入实时优先级；

步骤4，用户通过调用terminate函数来结束进入实时服务的新服务对象。

在上述方法中，产生一个新的Linux进程之后，Android实例化一个新服务对象，并在系统中注册它，初始化完成，该服务将首先以普通优先级执行，也即非实时应用。随后，进程通过调用setProcessPriority函数以获取实时优先级，该方法封装了renice工具的调用，隐式的更改了Linux进程的优先级和调度类，对应的服务以实时优先级运行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种实时操作系统的应用框架，其包括freeNow函数、freeLater函数、startGC函数、StopGC函数以及setProcessPriority函数；

freeNow函数用于立即释放Object对象所占空间；

freeLater函数用于将Object对象记录在册，在稍后系统空闲时释放其所占空间；

startGC函数用于开启垃圾收集，强制执行GC线程；

StopGC函数用于停止垃圾收集，强制终止GC线程；

setProcessPriority函数通过选择优先级类别改变当前的服务对象的执行优先级,隐含调用renice指令并与相应的参数一起执行。

2.根据权利要求1所述一种实时操作系统的应用框架，其特征在于：freeNow函数和freeLater函数释放Object对象时，内部线程被唤醒并调用freeObject函数来释放所有记录在册的等待销毁的Object对象，同时执行主程序。

3.根据权利要求1所述一种实时操作系统的应用框架，其特征在于：当startGC函数执行后，系统将启用一个新的GC线程专门用来管理Object对象的销毁，该GC线程获取等待销毁的Object对象并调用freeObject函数执行实际的销毁操作。

4.根据权利要求1所述一种实时操作系统的应用框架，其特征在于：renice指令是linux系统的调整程序执行优先级的指令。

5.一种实时操作系统的开放垃圾收集的方法，其包括如下步骤：

步骤1，Application调用freeNow函数，由ServiceRT线程调用freeObject函数在Runtime中销毁第一对象，完成后依次返回ServiceRT线程和Application；

步骤2，Application连续调用多次freeLater函数，相应引起ServiceRT线程连续多次调用push操作，concurrentqueue线程分别将其余对象的信息记录在册便于后期执行销毁操作，并依次返回ServiceRT线程和Application；

步骤3，Application调用startGC函数，ServiceRT线程创建一个新的线程，该线程为GC线程，GC线程通过调用pop操作,依次获取其余对象信息，然后GC线程调用freeObject函数在Runtime中依次销毁其余对象，完成后返回GC线程；

步骤4，Application调用StopGC函数，ServiceRT线程调用terminate函数强制终止GC线程后，依次返回ServiceRT线程和Application；

步骤5，结束。

6.根据权利要求1所述一种实时操作系统的开放垃圾收集的方法，其特征在于：通过使用Java中的Thread.setPriority函数降低内部非关键线程的优先级，使系统将资源优先分配给主应用程序，从而使得总执行时间可控。

7.一种实时操作系统的优先级更改的方法，其包括如下步骤：

步骤1，启动新服务对象，调用new ServiceRT函数，建立ServiceRT线程，并在AndroidOS中注册该线程，完成初始化；

步骤2，新服务对象进入普通优先级，调用ServiceRT线程中的setProcessPriority函数，ServiceRT线程则调用Linux Kernel中的renice工具，在Core Libraries更改新服务对象的优先级，并依次返回Linux Kernel和ServiceRT线程；

步骤3，新服务对象进入实时优先级；

步骤4，用户通过调用terminate函数来结束进入实时服务的新服务对象。