Java 本地方法Native Method詳細(xì)介紹

一. 什么是Native Method

   簡(jiǎn)單地講，一個(gè)Native Method就是一個(gè)Java調(diào)用非java代碼的接口。一個(gè)Native Method是這樣一個(gè)java的方法：該方法的實(shí)現(xiàn)由非java語言實(shí)現(xiàn)，比如C。這個(gè)特征并非java所特有，很多其它的編程語言都有這一機(jī)制，比如在C＋＋中，你可以用extern "C"告知C＋＋編譯器去調(diào)用一個(gè)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(gè)native method時(shí)，并不提供實(shí)現(xiàn)體（有些像定義一個(gè)java interface），因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)體是由非java語言在外面實(shí)現(xiàn)的。，下面給了一個(gè)示例：    

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

    一個(gè)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(jìn)行異常控制。這些方法的實(shí)現(xiàn)體可以制一個(gè)異常并且將其拋出，這一點(diǎn)與java的方法非常相似。當(dāng)一個(gè)native method接收到一些非基本類型時(shí)如Object或一個(gè)整型數(shù)組時(shí)，這個(gè)方法可以訪問這非些基本型的內(nèi)部，但是這將使這個(gè)native方法依賴于你所訪問的java類的實(shí)現(xiàn)。有一點(diǎn)要牢牢記住：我們可以在一個(gè)native method的本地實(shí)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(shí)現(xiàn)，而且這樣做遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(huì)對(duì)其他類調(diào)用這些本地方法產(chǎn)生任何影響，實(shí)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(gè)本地方法。JVM將控制調(diào)用本地方法的所有細(xì)節(jié)。需要注意當(dāng)我們將一個(gè)本地方法聲明為final的情況。用java實(shí)現(xiàn)的方法體在被編譯時(shí)可能會(huì)因?yàn)閮?nèi)聯(lián)而產(chǎn)生效率上的提升。但是一個(gè)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(gè)代碼優(yōu)化方面的問題，對(duì)功能實(shí)現(xiàn)沒有影響。

    如果一個(gè)含有本地方法的類被繼承，子類會(huì)繼承這個(gè)本地方法并且可以用java語言重寫這個(gè)方法（這個(gè)似乎看起來有些奇怪），同樣的如果一個(gè)本地方法被fianl標(biāo)識(shí)，它被繼承后不能被重寫。
   本地方法非常有用，因?yàn)樗行У財(cái)U(kuò)充了jvm.事實(shí)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(jī)制實(shí)現(xiàn)中，許多與操作系統(tǒng)的接觸點(diǎn)都用到了本地方法，這使得java程序能夠超越j(luò)ava運(yùn)行時(shí)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(shí)現(xiàn)起來不容易，或者我們對(duì)程序的效率很在意時(shí)，問題就來了。

   與java環(huán)境外交互：

   有時(shí)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(shí)的情況。本地方法正是這樣一種交流機(jī)制：它為我們提供了一個(gè)非常簡(jiǎn)潔的接口，而且我們無需去了解java應(yīng)用之外的繁瑣的細(xì)節(jié)。

   與操作系統(tǒng)交互：

   JVM支持著java語言本身和運(yùn)行時(shí)庫，它是java程序賴以生存的平臺(tái)，它由一個(gè)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(gè)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(qiáng)大的操作系統(tǒng)。通過使用本地方法，我們得以用java實(shí)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(shí)，我們也需要使用本地方法。

    Sun's Java

    Sun的解釋器是用C實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)的，但是它實(shí)現(xiàn)調(diào)用的是該類里的本地方法setPriority0()。這個(gè)本地方法是用C實(shí)現(xiàn)的，并被植入JVM內(nèi)部，在Windows 95的平臺(tái)上，這個(gè)本地方法最終將調(diào)用Win32 SetPriority() API。這是一個(gè)本地方法的具體實(shí)現(xiàn)由JVM直接提供，更多的情況是本地方法由外部的動(dòng)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(gè)類第一次被使用到時(shí)，這個(gè)類的字節(jié)碼會(huì)被加載到內(nèi)存，并且只會(huì)回載一次。在這個(gè)被加載的字節(jié)碼的入口維持著一個(gè)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(gè)方法描述符內(nèi)有native，這個(gè)描述符塊將有一個(gè)指向該方法的實(shí)現(xiàn)的指針。這些實(shí)現(xiàn)在一些DLL文件內(nèi)，但是它們會(huì)被操作系統(tǒng)加載到j(luò)ava程序的地址空間。當(dāng)一個(gè)帶有本地方法的類被加載時(shí)，其相關(guān)的DLL并未被加載，因此指向方法實(shí)現(xiàn)的指針并不會(huì)被設(shè)置。當(dāng)本地方法被調(diào)用之前，這些DLL才會(huì)被加載，這是通過調(diào)用java.system.loadLibrary()實(shí)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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