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【JVM之記憶體與垃圾回收篇】本地方法介面

本地方法介面

什麼是本地方法

簡單地講,一個 Native Method 是一個 Java 呼叫非 Java 程式碼的接囗。一個 Native Method 是這樣一個 Java 方法:該方法的實現由非 Java 語言實現,比如 C。這個特徵並非 Java 所特有,很多其它的程式語言都有這一機制,比如在 C++ 中,你可以用 extern "c" 告知 C++ 編譯器去呼叫一個 C 的函式。

"A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code."(本地方法是一個非 Java 的方法,它的具體實現是非 Java 程式碼的實現)

在定義一個 native method 時,並不提供實現體(有些像定義一個 Java interface),因為其實現體是由非 java 語言在外面實現的。

本地介面的作用是融合不同的程式語言為 Java 所用,它的初衷是融合 C/C++ 程式。

程式碼舉例說明 Native 方法是如何編寫的

/**
 * 本地方法
 *
 * @author: Nemo
 */
public class IhaveNatives {
    public native void Native1(int x);
    native static public long Native2();
    native synchronized private float Native3(Object o);
    native void Natives(int[] ary) throws Exception;
}

需要注意的是:識別符號native可以與其它java識別符號連用,但是abstract除外

為什麼使用 Native Method?

Java 使用起來非常方便,然而有些層次的任務用 Java 實現起來不容易,或者我們對程式的效率很在意時,問題就來了。

與 Java 環境的互動

有時 Java 應用需要與 Java 外面的環境互動,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,如作業系統或某些硬體交換資訊時的情況。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介面,而且我們無需去了解 Java 應用之外的繁瑣的細節。

與作業系統的互動

JVM 支援著 Java 語言本身和執行時庫,它是 Java 程式賴以生存的平臺,它由一個直譯器(解釋位元組碼)和一些連線到原生代碼的庫組成。然而不管怎樣,它畢竟不是一個完整的系統,它經常依賴於一底層系統的支援。這些底層系統常常是強大的作業系統。通過使用本地方法,我們得以用 Java 實現了 jre 的與底層系統的互動,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作業系統的特性時,我們也需要使用本地方法。

Sun's Java

Sun 的直譯器是用 C 實現的,這使得它能像一些普通的 C 一樣與外部互動。jre 大部分是用 Java 實現的,它也通過一些本地方法與外界互動。例如:類 java.lang.Thread 的 setPriority() 方法是用 Java 實現的,但是它實現呼叫的是該類裡的本地方法 setPriority()。這個本地方法是用 C 實現的,並被植入 JVM 內部,在 Windows 95 的平臺上,這個本地方法最終將呼叫 Win32 setPriority() API。這是一個本地方法的具體實現由 JVM 直接提供,更多的情況是本地方法由外部的動態連結庫(external dynamic link library)提供,然後被 JVW 呼叫。

注意:識別符號 native 可以與所有其他的 Java 識別符號連用,但是 abstract 除外。

現狀

目前該方法使用的越來越少了,除非是與硬體有關的應用,比如通過 Java 程式驅動印表機或者 Java 系統管理生產裝置,在企業級應用中已經比較少見。因為現在的異構領域間的通訊很發達,比如可以使用 Socket 通訊,也可以使用 Web Service 等等,不多做介紹。