Java 本地方法Native Method詳細介紹

 Java 本地方法Native Method詳細介紹

一. 什么是Native Method

   簡單地講，一個Native Method就是一個Java調(diào)用非java代碼的接口。一個Native Method是這樣一個java的方法：該方法的實現(xiàn)由非java語言實現(xiàn)，比如C。這個特征并非java所特有，很多其它的編程語言都有這一機制，比如在C＋＋中，你可以用extern "C"告知C＋＋編譯器去調(diào)用一個C的函數(shù)。

   "A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code."

   在定義一個native method時，并不提供實現(xiàn)體（有些像定義一個java interface），因為其實現(xiàn)體是由非java語言在外面實現(xiàn)的。，下面給了一個示例：    

 public class IHaveNatives
  {
   native public void Native1( int x ) ;
   native static public long Native2() ;
   native synchronized private float Native3( Object o ) ;
   native void Native4( int[] ary ) throws Exception ;
  } 

    這些方法的聲明描述了一些非java代碼在這些java代碼里看起來像什么樣子（view）.

    標(biāo)識符native可以與所有其它的java標(biāo)識符連用，但是abstract除外。這是合理的，因為native暗示這些方法是有實現(xiàn)體的，只不過這些實現(xiàn)體是非java的，但是abstract卻顯然的指明這些方法無實現(xiàn)體。native與其它java標(biāo)識符連用時，其意義同非Native Method并無差別，比如native static表明這個方法可以在不產(chǎn)生類的實例時直接調(diào)用，這非常方便，比如當(dāng)你想用一個native method去調(diào)用一個C的類庫時。上面的第三個方法用到了native synchronized，JVM在進入這個方法的實現(xiàn)體之前會執(zhí)行同步鎖機制（就像java的多線程。）

    一個native method方法可以返回任何java類型，包括非基本類型，而且同樣可以進行異常控制。這些方法的實現(xiàn)體可以制一個異常并且將其拋出，這一點與java的方法非常相似。當(dāng)一個native method接收到一些非基本類型時如Object或一個整型數(shù)組時，這個方法可以訪問這非些基本型的內(nèi)部，但是這將使這個native方法依賴于你所訪問的java類的實現(xiàn)。有一點要牢牢記?。何覀兛梢栽谝粋€native method的本地實現(xiàn)中訪問所有的java特性，但是這要依賴于你所訪問的java特性的實現(xiàn)，而且這樣做遠遠不如在java語言中使用那些特性方便和容易。

    native method的存在并不會對其他類調(diào)用這些本地方法產(chǎn)生任何影響，實際上調(diào)用這些方法的其他類甚至不知道它所調(diào)用的是一個本地方法。JVM將控制調(diào)用本地方法的所有細節(jié)。需要注意當(dāng)我們將一個本地方法聲明為final的情況。用java實現(xiàn)的方法體在被編譯時可能會因為內(nèi)聯(lián)而產(chǎn)生效率上的提升。但是一個native final方法是否也能獲得這樣的好處卻是值得懷疑的，但是這只是一個代碼優(yōu)化方面的問題，對功能實現(xiàn)沒有影響。

    如果一個含有本地方法的類被繼承，子類會繼承這個本地方法并且可以用java語言重寫這個方法（這個似乎看起來有些奇怪），同樣的如果一個本地方法被fianl標(biāo)識，它被繼承后不能被重寫。
   本地方法非常有用，因為它有效地擴充了jvm.事實上，我們所寫的java代碼已經(jīng)用到了本地方法，在sun的java的并發(fā)（多線程）的機制實現(xiàn)中，許多與操作系統(tǒng)的接觸點都用到了本地方法，這使得java程序能夠超越j(luò)ava運行時的界限。有了本地方法，java程序可以做任何應(yīng)用層次的任務(wù)。

二.為什么要使用Native Method

   java使用起來非常方便，然而有些層次的任務(wù)用java實現(xiàn)起來不容易，或者我們對程序的效率很在意時，問題就來了。

   與java環(huán)境外交互：

   有時java應(yīng)用需要與java外面的環(huán)境交互。這是本地方法存在的主要原因，你可以想想java需要與一些底層系統(tǒng)如操作系統(tǒng)或某些硬件交換信息時的情況。本地方法正是這樣一種交流機制：它為我們提供了一個非常簡潔的接口，而且我們無需去了解java應(yīng)用之外的繁瑣的細節(jié)。

   與操作系統(tǒng)交互：

   JVM支持著java語言本身和運行時庫，它是java程序賴以生存的平臺，它由一個解釋器（解釋字節(jié)碼）和一些連接到本地代碼的庫組成。然而不管怎 樣，它畢竟不是一個完整的系統(tǒng)，它經(jīng)常依賴于一些底層（underneath在下面的）系統(tǒng)的支持。這些底層系統(tǒng)常常是強大的操作系統(tǒng)。通過使用本地方法，我們得以用java實現(xiàn)了jre的與底層系統(tǒng)的交互，甚至JVM的一些部分就是用C寫的，還有，如果我們要使用一些java語言本身沒有提供封裝的操作系統(tǒng)的特性時，我們也需要使用本地方法。

    Sun's Java

    Sun的解釋器是用C實現(xiàn)的，這使得它能像一些普通的C一樣與外部交互。jre大部分是用java實現(xiàn)的，它也通過一些本地方法與外界交互。例如：類java.lang.Thread 的 setPriority()方法是用java實現(xiàn)的，但是它實現(xiàn)調(diào)用的是該類里的本地方法setPriority0()。這個本地方法是用C實現(xiàn)的，并被植入JVM內(nèi)部，在Windows 95的平臺上，這個本地方法最終將調(diào)用Win32 SetPriority() API。這是一個本地方法的具體實現(xiàn)由JVM直接提供，更多的情況是本地方法由外部的動態(tài)鏈接庫（external dynamic link library）提供，然后被JVM調(diào)用。

三.JVM怎樣使Native Method跑起來：

    我們知道，當(dāng)一個類第一次被使用到時，這個類的字節(jié)碼會被加載到內(nèi)存，并且只會回載一次。在這個被加載的字節(jié)碼的入口維持著一個該類所有方法描述符的list，這些方法描述符包含這樣一些信息：方法代碼存于何處，它有哪些參數(shù)，方法的描述符（public之類）等等。

    如果一個方法描述符內(nèi)有native，這個描述符塊將有一個指向該方法的實現(xiàn)的指針。這些實現(xiàn)在一些DLL文件內(nèi)，但是它們會被操作系統(tǒng)加載到j(luò)ava程序的地址空間。當(dāng)一個帶有本地方法的類被加載時，其相關(guān)的DLL并未被加載，因此指向方法實現(xiàn)的指針并不會被設(shè)置。當(dāng)本地方法被調(diào)用之前，這些DLL才會被加載，這是通過調(diào)用java.system.loadLibrary()實現(xiàn)的。   

   最后需要提示的是，使用本地方法是有開銷的，它喪失了java的很多好處。如果別無選擇，我們可以選擇使用本地方法。

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