JVM 从入门到精通（七）本地方法接口

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一、本地方法接口

在讲Java虚拟机运行时数据区中本地方法栈之前，我们先来说说 运行时数据区之外 的一个叫本地方法接口的东西简称JNI（Java Native Interface）。

JVM体系结构概览

什么是本地方法？

简单地讲，一个Native Method是一个Java调用非Java代码的接囗
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所特有，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 告知C++编译器去调用一个C的函数。
“A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code.”（本地方法是一个非Java的方法，它的具体实现是非Java代码的实现）
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。
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。

native 方法举例

Object 类的 getClass() 方法

public final native Class<?> getClass();

Thread 类的 start() 方法

    public synchronized void start() {
    
    
        /**
         * This method is not invoked for the main method thread or "system"
         * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
         * to this method in the future may have to also be added to the VM.
         *
         * A zero status value corresponds to state "NEW".
         */
        if (threadStatus != 0)
            throw new IllegalThreadStateException();

        /* Notify the group that this thread is about to be started
         * so that it can be added to the group's list of threads
         * and the group's unstarted count can be decremented. */
        group.add(this);

        boolean started = false;
        try {
    
    
            start0();
            started = true;
        } finally {
    
    
            try {
    
    
                if (!started) {
    
    
                    group.threadStartFailed(this);
                }
            } catch (Throwable ignore) {
    
    
                /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                  it will be passed up the call stack */
            }
        }
    }

    private native void start0();

代码举例说明Native方法如何编写
需要注意的是：标识符native可以与其它java标识符连用，但是abstract除外

/**
 * 本地方法
 */
public  class IHaveNatives {
    
    

    //abstract 没有方法体
    public abstract void abstractMethod(int x);

    //native 和 abstract不能共存，native是有方法体的，由C语言来实现
    public native void Native1(int x);

    native static public long Native2();

    native synchronized private float Native3(Object o);

    native void Native4(int[] array) throws Exception;

}

二、为什么要使用 Native Method？

Java使用起来非常方便，然而有些层次的任务用Java实现起来不容易，或者是我们对程序的效率很在意时，这时问题就来了。

2.1 与Java环境的交互

有时Java应用需要与Java外面的硬件环境交互，这是本地方法存在的主要原因。你可以想想Java需要与一些 底层系统，如操作系统或某些硬件交换信息时的情况。
本地方法正是这样一种交流机制：它为我们提供了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。

2.2 与操作系统的交互

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的与底层系统的交互，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。

2.3 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：类 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setPriority0()。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Win32 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。

三、现状

目前该方法的是用越来越少了，除非是与硬件有关的应用，比如通过Java程序驱动打印机或者Java系统管理生产设备，在企业级应用已经比较少见。因为现在的异构领域间的通信很发达，比如可以使用Socket通信，也可以是用Web Service等等，这里就不再多做介绍。