A comparative study of Java and C performance in two large-scale parallel applications

In the 1990s the Message Passing Interface Forum defined MPI bindings for Fortran, C, and C++. With the success of MPI these relatively conservative languages have continued to dominate in the parallel computing community. There are compelling arguments in favour of more modern languages like Java. These include portability, better runtime error checking, modularity, and multi-threading. But these arguments have not converted many HPC programmers, perhaps due to the scarcity of full-scale scientific Java codes, and the lack of evidence for performance competitive with C or Fortran. This paper tries to redress this situation by porting two scientific applications to Java. Both of these applications are parallelized using our thread-safe Java messaging system—MPJ Express. The first application is the Gadget-2 code, which is a massively parallel structure formation code for cosmological simulations. The second application uses the finite-domain time-difference method for simulations in the area of computational electromagnetics. We evaluate and compare the performance of the Java and C versions of these two scientific applications, and demonstrate that the Java codes can achieve performance comparable with legacy applications written in conventional HPC languages. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

Experimental comparison of the comprehensibility of a Z specification and its implementation in Java

Comprehensibility is often raised as a problem with formal notations, yet formal methods practitioners dispute this. In a survey, one interviewee said 'formal specifications are no more difficult to understand than code'. Measurement of comprehension is necessarily comparative and a useful comparison for a specification is against its implementation. Practitioners have an intuitive feel for the comprehension of code. A quantified comparison will transfer this feeling to formal specifications. We performed an experiment to compare the comprehension of a Z specification with that of its implementation in Java. The results indicate there is little difference in comprehensibility between the two. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Jpowder: a Java-based program for the display and examination of powder diffraction data

The ability to display and inspect powder diffraction data quickly and efficiently is a central part of the data analysis process. Whilst many computer programs are capable of displaying powder data, their focus is typically on advanced operations such as structure solution or Rietveld refinement. This article describes a lightweight software package, Jpowder, whose focus is fast and convenient visualization and comparison of powder data sets in a variety of formats from computers with network access. Jpowder is written in Java and uses its associated Web Start technology to allow ‘single-click deployment’ from a web page, http://www.jpowder.org. Jpowder is open source, free and available for use by anyone.

Upgrading a TCABR data analysis and acquisition system for remote participation using Java, XML, RCP and modern client/server communication/authentication

The TCABR data analysis and acquisition system has been upgraded to support a joint research programme using remote participation technologies. The architecture of the new system uses Java language as programming environment. Since application parameters and hardware in a joint experiment are complex with a large variability of components, requirements and specification solutions need to be flexible and modular, independent from operating system and computer architecture. To describe and organize the information on all the components and the connections among them, systems are developed using the extensible Markup Language (XML) technology. The communication between clients and servers uses remote procedure call (RPC) based on the XML (RPC-XML technology). The integration among Java language, XML and RPC-XML technologies allows to develop easily a standard data and communication access layer between users and laboratories using common software libraries and Web application. The libraries allow data retrieval using the same methods for all user laboratories in the joint collaboration, and the Web application allows a simple graphical user interface (GUI) access. The TCABR tokamak team in collaboration with the IPFN (Instituto de Plasmas e Fusao Nuclear, Instituto Superior Tecnico, Universidade Tecnica de Lisboa) is implementing this remote participation technologies. The first version was tested at the Joint Experiment on TCABR (TCABRJE), a Host Laboratory Experiment, organized in cooperation with the IAEA (International Atomic Energy Agency) in the framework of the IAEA Coordinated Research Project (CRP) on ""Joint Research Using Small Tokamaks"". (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Systemintegration mellan Java och VB.NET med webservices

I dagens näringsliv är effektiv kommunikation och informationsutbyte mellan företag en förutsättning för verksamheten. Näringslivet utmärks av förändring; företag köps upp, företag slås samman, företag samarbetar i projektform. Behovet av att integrera varandras informationssystem står i paritet med ovanstående förändringar. Ett stort problem med systemintegration är variationsrikedomen mellan informationssystemen, beträffande teknisk plattform och programspråk. Webservices erbjuder metoder att enkelt integrera olika informationssystem med varandra.I rapporten beskrivs hur webservices implementeras och vilka tekniska komponenter som ingår, samt de fördelar som webservicetekniken ger. Uppdraget från Sogeti, Borlänge var att designa och implementera en prototyp, i vilken klientapplikationer i Java och VB.NET integreras med varandra genom webservices i respektive programspråk. För analys och design har metoden UML använts. Slutsatsen av rapporten är att Java och VB.NET kan kommunicera med varandra genom webserviceteknik. Dock är integrationen mellan de två programspråken inte okomplicerad. Detta leder till slutsatsen att webservicetekniken måste standardiseras för att få ordentligt genomslag som teknik för systemintegration mellan olika programspråk.

Implementera en guide för allmänna transporter med buss på mobiltelefoner med Java 2 Micro Edition

Detta examensarbete går ut på att ta fram en applikation, avsedd för mobiltelefoner, där man på ett enkelt sätt kan få reda på avgångarna för Dalarnas kollektivtrafik. Det stigande bensinpriset och bilåkningens negativa miljöpåverkan ligger som grund till att Etex AB och Balanz AB vill undersöka om det går att få människor att välja bussen framför personbilen. Om man genom denna applikation kan underlätta planeringen av människors dagliga resor, hur påverkas då valet av fortskaffningsmedel?Resultatet blev en applikation där man, via sin mobiltelefon, bland annat kan ta reda på avgångar för utvalda linjer av Dalatrafiks bussar, hantera linjekartor och synkronisera avgångar med telefonens kalender. Alla tidtabeller sparas i telefonen för att minska nätverkstrafiken och för att informationen enkelt ska kunna återanvändas.Dalatrafik är det företag som ansvarar för kollektivtrafiken i Dalarna. Det finns i dagsläget ingen möjlighet att få reda på avgångarna för deras bussar om man inte har tillgång till en tidtabell eller ringer till deras kundservice. Vissa kommuner har redan lösningar för tidtabellshantering i mobiltelefonen och nu vill Etex AB och Balanz AB, som är två företag som bl.a. arbetar med trådlösa applikationer, att även Dalarna ska få ta del av detta praktiska hjälpmedel.De flesta mobiltelefoner som säljs idag har stöd för att köra applikationer, eller MIDlets som de också kallas, gjorda i J2ME (Java 2 Platform, Micro Edition). Denna teknik har tagits fram av Sun för att göra applikationer som kan köras på mindre mobila enheter såsom mobiltelefoner och handdatorer. Kombinerar man J2ME med den ökande prestandan i dagens mobiltelefoner kan avancerade applikationer t.ex. spel med 3D-grafik, webbläsare och andra nyttiga program tillverkas.

Implementação de objetos replicados usando java

Este trabalho busca a implementação da replicação de objetos através da linguagem Java e de seu sistema de invocação remota de métodos (Remote Method Invocation - RMI). A partir deste sistema, define-se uma classe de replicação - a máquina de replicação – onde a implementação de grupos de objetos é estruturada de acordo com a arquitetura cliente/servidor, sendo o cliente o representante (a interface) de um grupo de objetos e os servidores representam os demais componentes do grupo. A classe de replicação atende a uma necessidade importante dos sistemas distribuídos - o desenvolvimento de aplicações tolerantes a falhas. Fundamentalmente, a tolerância a falhas é obtida por redundância e, no caso de mecanismos de tolerância a falhas por software, esta redundância significa basicamente replicação de dados, processos ou objetos. A tolerância a falhas para tal tipo de sistema é importante para garantir a transparência do mesmo, visto que, assim como um sistema distribuído pode auxiliar muito o usuário pelas facilidades oferecidas, o não cumprimento de suas atividades de acordo com o esperado pode, em algumas situações, causar-lhe transtornos e erros irrecuperáveis nas aplicações. Finalmente, como principal contribuição, este trabalho descreve e implementa a solução completa para a construção de uma biblioteca de classes que oferece a replicação de forma totalmente transparente para o usuário.

Implementação de um sistema de síntese de alto nível baseado em modelos java

Este trabalho apresenta uma metodologia para a geração automática de ASICs, em VHDL, a partir da linguagem de entrada Java. Como linguagem de especificação adotou-se a Linguagem Java por esta possuir características desejáveis para especificação a nível de sistema, como: orientação a objetos, portabilidade e segurança. O sistema é especificamente projetado para suportar síntese de ASICs a partir dos modelos de computação Máquina de Estados Finita e Pipeline. Neste trabalho, adotou-se estes modelos de computação por serem mais usados em sistemas embarcados As principais características exploradas são a disponibilização da geração de ASICs para a ferramenta SASHIMI, o alto nível de abstração com que o projetista pode contar em seu projeto, as otimizações de escalonamento realizadas automaticamente, e o sistema ser capaz de abstrair diferentes modelos de computação para uma descrição em VHDL. Portanto, o ambiente permite a redução do tempo de projeto e, consequentemente, dos custos agregados, diminuindo a probabilidade de erros na elaboração do projeto, portabilidade e reuso de código – através da orientação a objetos de Java – podendo-se proteger os investimentos prévios em desenvolvimento de software. A validação desses conceitos foi realizada mediante estudos de casos, utilizando-se algumas aplicações e analisando os resultados obtidos com a geração dos ASICs.

JEduc : reflexão sobre a linguagem java na educação

Neste estudo são discutidos alguns aspectos relacionados à escolha da primeira linguagem de programação em currículos de ciência da computação, com interesse especial em Pascal e Java. A primeira linguagem é amplamente adotada para ensinar programação aos novatos, enquanto a segunda está ganhando popularidade como uma linguagem moderna e abrangente, que pode ser usada em muitas disicplinas ao longo de um curso degraduação em computação como ferramenta para ensinar desde recursos básicos de programação até tópicos mais avançados. Embora vários problemas quanto ao ensino de Java, com a primeira linguagem de programação, possam ser apontadas, consideramosque Java é uma boa escolha, visto que (a) oferece apoio a importantes questões conceituais e tecnológicos e, (b) é possível contornar algumas complexidades da linguagem e da plataforma Java para torná-las mais adequadas à alunos iniciantes. Além disso, considerando a grande popularidade de Pascal nos currículos de cursos de computação, uma eventual adoção de Java conduz à outro problema: a falta de professores aptos a lecionar programação orientada a objetos. Sugerimos que este problema de migração de Pascal para Java seja enfrentado através de smplificação do ambiente de desenvolvimento de programas, uso de um pacote com classes que facilitam a entrada e saída, e o desenvolvimento de um catálogo comparativo de programas implementados em ambas as linguagens. Neste estudo também é apresentado o JEduc, um IDE muito simples com o objetivo de dar suporte ao ensino da linguagem de programação orientada a objetos Java aos novatos. Oferece componentes desenvolvidos em Java que integram edição, compilação e execução de programas Java. Além das funcionalidades comuns a um IDE, JEduc foi desenvolvido para gir como uma ferramente pedagógica: simplifica a maioria das mensagens do compilador e erros da JRE, permite a inserção de esqueletos de comandos, e incorpora pacotes especiais para esconder alguns detalhes sintáticos e semânticos indesejáveis.

Ferramenta de apoio ao teste de aplicações java baseada em reflexão computacional

A atividade de teste constitui uma fase de grande importância no processo de desenvolvimento de software, tendo como objetivo garantir um alto grau de confiabilidade nos produtos desenvolvidos. O paradigma da Orientação a Objetos (OO) surgiu com o objetivo de melhorar a qualidade bem como a produtividade no desenvolvimento de aplicações. Entretanto, apesar do aumento constante de aceitação do paradigma OO pela indústria de software, a presença de algumas de suas características torna a atividade de teste de programas neste paradigma mais complexa do que o teste de sistemas tradicionais. Entre estas características cita-se a herança, o encapsulamento, o polimorfismo e a ligação dinâmica [EIS 97] [PRE 95] [UNG 97]. Algumas técnicas estão sendo implementadas para auxiliarem a atividade de teste através do uso da tecnologia de reflexão computacional [HER 99]. Estas técnicas permitem a realização de análises de aspectos dinâmicos dos programas, sem a necessidade de instrumentar o código-fonte das aplicações que estão sendo monitoradas. Com o objetivo de auxiliar o processo de teste de programas orientados a objetos, este trabalho aborda o desenvolvimento de uma ferramenta, a qual automatiza parcialmente o teste de programas escritos em Java. A ferramenta evidencia o teste de estados fazendo uso da tecnologia de reflexão computacional. Através da especificação de asserções, feitas pelo usuário da ferramenta, na forma de invariantes de classe, pré e pós-condições de métodos, é possível verificar a integridade dos estados dos objetos durante a execução do programa em teste. A ferramenta possibilita também, armazenar a seqüência de métodos chamados pelos objetos da aplicação em teste, tornando possível ao testador, visualizar o histórico das interações entre os objetos criados no nível-base.

Inspeção de aplicações Java através da identificação de padrões de projeto

Para reutilização, manutenção e refatoração, projetistas de sistemas de software, freqüentemente, precisam examinar o código fonte da aplicação para entender os detalhes dos sistemas desenvolvidos. As aplicações orientadas a objetos em geral, tornam-se coleções nebulosas de classes e implementações de métodos. Sem dúvida a habilidade de entender sistemas de software é largamente aumentada visualizando-se esses produtos em níveis mais altos de abstração. Os padrões de projeto demonstram um alto índice de abstração e são considerados uma ferramenta efetiva para o entendimento de sistemas de software orientados a objetos. Aplicações orientadas a objetos visualizadas como um sistema de interação de padrões requerem a descoberta, identificação e classificação de grupos de classes relacionadas. Estas visualizações podem representar qualquer padrão conhecido ou agrupamentos que executam uma tarefa abstrata e necessariamente não são uma solução de padrão conhecida. Os padrões de projeto descrevem, portanto, microarquiteturas que resolvem problemas arquitetônicos em sistemas de software orientados a objetos. É importante identificar estas microarquiteturas durante a fase de manutenção de aplicações orientadas a objetos. Faz-se necessário salientar que estas microarquiteturas aparecem freqüentemente distorcidas na aplicação fonte. O objeto deste trabalho é demonstrar a viabilidade de construir uma ferramenta para descobrir a utilização de padrões de projeto em aplicações Java. Assim, esta tese examina as características de alguns padrões, determinando a natureza do que faz um padrão ser detectável por intermédio de meios automatizados, e propõe algumas regras pelas quais um conjunto de padrões possa ser identificado. As regras são baseadas nos relacionamentos entre classes e objetos mediante observação dos modelos estático e dinâmico. Este trabalho também documenta o desenvolvimento do protótipo da ferramenta de inspeção, que tem por objetivo aplicar os processos de engenharia reversa e reflexão computacional sobre código Java, utilizando as informações adquiridas para detectar padrões de projeto. Finalmente, esta tese demonstra a utilização dessa ferramenta em um exemplo pequeno de aplicação Java e forma a base para trabalhos adicionais que investiguem a existência de diferentes padrões de projeto em sistemas de software construídos em Java.

Ambiente visual para programação distribuída em java

Em vista da maior complexidade da programação paralela e distribuída em relação à programação de ambientes centralizados, novas ferramentas vêm sendo construídas com o objetivo de auxiliar o programador desses ambientes a desempenhar sua tarefa de formas mais eficazes e produtivas. Uma das ferramentas que há algum tempo tem sido usada na programação centralizada e aos poucos está sendo empregada também na programação concorrente é a programação visual. A programação visual se vale da presença de elementos visuais na especificação dos programas como peças chaves do processo de desenvolvimento de software. No caso específico da programação concorrente, a programação visual é especialmente útil pela capacidade que os gráficos têm de representar de forma mais adequada estruturas bidimensionais. Um programa concorrente, por relacionar no espaço diversos elementos com seus próprios fluxos de execução, faz surgir duas dimensões de análise que são mais difíceis de serem observadas através de programas textuais. Atualmente existem ferramentas de programação visual paralela e distribuída, mas a ênfase é dada na programação paralela, sem muita atenção a aplicações de sistemas abertos ou cliente-servidor. Além disso, tais ferramentas sofrem da falta de apoio à engenharia do software. Considerando essas deficiências, este trabalho apresenta uma ferramenta de programação visual para o desenvolvimento de aplicações compostas por objetos distribuídos que ofereça também a possibilidade de aplicar os principais conceitos da engenharia de software, como reutilização e orientação a objeto. Nesta ferramenta, o programador especifica de maneira visual a estrutura do seu programa, insere o código textual para a lógica da aplicação e o ambiente se encarrega do tratamento da distribuição e da comunicação de mais baixo nível. A aplicação é representada como um grafo dirigido, onde os nodos representam os objetos distribuídos e os arcos indicam os relacionamentos existentes entre esses objetos. A especificação dos programas é modular, baseando-se na reunião de componentes reutilizáveis, o que torna o sistema altamente configurável e extensível. Tanto a implementação da ferramenta quanto o código das aplicações geradas usam a linguagem de programação Java. A linguagem de programação visual projetada não especifica detalhes a respeito de como irá funcionar a comunicação e distribuição dos objetos. Portanto, foram implementados componentes para comunicação e outros recursos de programação distribuída, como locks e dados globais para serem usados nas aplicações. Para validar os principais objetivos da ferramenta, foram implementados alguns exemplos de aplicações distribuídas, como um pequeno sistema de bate-papo.

DOMonitor: um ambiente de monitoração de aplicações distribuídas Java

A linguagem de programação Java vem sendo uma das escolhidas para a implementação de aplicações compostas por objetos distribuídos. Estas aplicações caracterizam-se por possuir comportamento complexo e, portanto, são mais difíceis de depurar e refinar para obter melhores desempenhos. Considerando a necessidade do desenvolvimento de uma ferramenta de monitoração para o modelo de objetos distribuídos, que colete informações mais detalhadas sobre a execução da aplicação, é apresentado neste trabalho um ambiente de monitoração de aplicações distribuídas escritas em Java, o DOMonitor. Um dos objetivos do DOMonitor é obter o comportamento que a aplicação apresenta durante a execução, possibilitando a detecção de comportamentos equivocados e seu respectivo refinamento. O DOMonitor é voltado para aplicações compostas por objetos distribuídos e caracteriza-se por identificar principalmente: (i) o comportamento dinâmico das threads; (ii) a utilização dos métodos de sincronização; e (iii) a comunicação entre os entes distribuídos da aplicação. O DOMonitor está fundamentado em quatro premissas: (i) ser transparente para o usuário, não exigindo anotações no código fonte; (ii) apresentar uma organização modular, e por isto ser flexível e expansível; (iii) ser portável, não exigindo nenhuma alteração na Maquina Virtual Java; e (iv) operar de forma a garantir a ordem dos eventos previstos pelo programa. Os dados produzidos pelo DOMonitor podem ser utilizados com diversas finalidades tais como visualização da execução, escalonamento e como suporte à execução de aplicações móveis. Para comprovar esta versatilidade, foi proposta a integração do sistema a dois outros projetos, o Pajé e o ISAM. O projeto ISAM utilizará os dados monitorados para tomadas de decisão durante o curso da execução e o projeto Pajé permite a visualização gráfica das características dinâmicas de uma aplicação Java.