6.1 🏳️‍🌈 本地方法

📖概述

简单地讲，一个Native Method就是一个Java调用非Java代码的接口。一个Native Method是这样一个Java方法：该方法的实现由非Java语言实现，比如C。这个特征并非Java所持有，很多其它的编程语言都有这一机制。比如在C中，你可以用extern “C”告知C编译器去调用一个C的函数。

在定义一个native method时，并不提供实现体（有些像定义一个Java interface），因为其实现体是由非Java语言在外面实现的。

🔨作用

本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用，它的初衷是融合C/C++程序。

有些层次的任务用Java实现起来不容易，或者在意程序的效率时，问题就来了。

  1. 与Java环境外交互
    有时Java应用需要与Java外面的环境交互，这是本地方法存在的主要原因。
    本地方法可以提供与底层系统，如操作系统或某些硬件交换信息时的情况。
    它为我们提供一个非常简洁的接口，而且我们无需去了解Java应用之外的繁琐的细节。
  2. 与操作系统交互
    JVM支持着Java语言本身和运行时库，它是Java程序赖以生存的平台，它由一个解释器（解释字节码）和一些连接到本地代码的库组成。然而不管怎样，它毕竟不是一个完整的系统，它经常依赖于一些底层系统的支持。这些底层系统常常是强大的操作系统。通过使用本地方法，我们得以用Java实现了jre与底层系统的交互，甚至JVM的一些部分就是用C写的。还有，如果我们要使用一些Java语言本身没有提供封装的操作系统的特性时，我们也需要使用本地方法。
  3. Sun’s Java
    Sun的解释器是用C实现的，这使得它能像一些普通的C一样与外部交互。jre大部分是用Java实现的，它也通过一些本地方法与外界交互。例如：java.lang.Thread的setPriority()方法是用Java实现的，但是它实现调用的是该类里的本地方法setPriority()。这个本地方法是用C实现的，并被植入JVM内部，在Windows 95的平台上，这个本地方法最终将调用Win 32 SetPriority() API。这是一个本地方法的具体实现由JVM直接提供，更多的情况是本地方法由外部的动态链接库（external dynamic link library）提供，然后被JVM调用。

⌨️举例

  1. public class IHaveNatives {
  3.     public native void Native1(int x);
  5.     native static public long Native2();
  7.     native synchronized private float Native3(Object obj);
  9.     native void Native4(int[] array) throws Exception;
  11. }

标识符native可以与所有其他的Java标识符连用，但是abstract除外。

6.2 🏨 本地方法栈

📖概述

  • Java虚拟机栈用于管理Java方法的调用，而本地方法栈用于管理本地方法的调用。
  • 本地方法栈，也是线程私有的。
  • 允许被实现成固定或者是可动态扩展的内存大小。
    • 如果线程请求分配的栈容量超过本地方法栈允许的最大容量，Java虚拟机将会抛出一个StackOverflowError异常。
    • 如果本地方法栈可以动态扩展，并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存，或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的本地方法栈，那么Java虚拟机将会抛出一个OutofMemoryError异常。
  • 本地方法是使用C语言实现的。
  • 它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine执行时加载本地方法库。
  • 当某个线程调用一个本地方法时，它就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界。它和虚拟机拥有同样的权限。
    • 本地方法可以通过本地方法接口来发个文虚拟机内部的运行时数据区。
    • 它甚至可以直接使用本地处理器中的寄存器。
    • 直接从本地内存的堆中分配任意数量的内存。
  • 并不是所有的JVM都支持本地方法。因为Java虚拟机规范并没有明确要求本地方法栈的使用语言、具体实现方式、数据结构等。如果JVM产品不打算支持native方法，也可以无需实现本地方法栈。
  • 在Hotspot JVM中，直接将本地方法栈和虚拟机栈合二为一。