文章目录
- 一、 什么是 Native Method
- 1.1、Native Method 的定义
- 1.2、native 与 abstract 的区别
- 1.3、native 与 java 普通方法使用的区别
- 1.4、Native Method 的返回类型 与 异常
- 二、为什么要使用 Native Method
- 2.1、与 java 环境外交互:
- 2.2、与操作系统交互:
- 2.3、`Sun's` Java
- 三、JVM 怎样使 Native Method 跑起来:
一、 什么是 Native Method
简单地讲,一个 Native Method 就是 一个java调用 非java代码的接口 。
1.1、Native Method 的定义
在定义一个 Native Method,并不提供实现体(有些像定义java 接口、抽像类),实现体是由 非java
语言在外面实现的,比如使用 C 、C++等。
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,使用 extern C
告知 C++ 编译器去调用一个C的函数。
JDK 源码中的 Native Method ,下面是Thread 的源码截图:
1.2、native 与 abstract 的区别
- Native Method 看起来没有方法体, 实际上 ,方法体是用非java语言实现的,有方法体的。
- abstract 是没有方法体的, 只有让其继承类来实现的。
1.3、native 与 java 普通方法使用的区别
native 可以与 除 abstract 外, 所有其它的 java 标识符连用 。
public class IHaveNatives{
public native void Native1( int x ) ;
public native static long Native2() ;
private native synchronized float Native3( Object o ) ;
native void Native4( int[] ary ) throws Exception ;
}
native与其它java标识符连用时,其意义同非 Native Method 并无差别,
比如 native static ,表明这个方法可以在不产生类的实例时直接调用,当你想用一个Native Method直接调用一个C的类库时。
比如 native synchronized,JVM在进入这个方法的实现体之前会执行同步锁机制(就像java的多线程)。
1.4、Native Method 的返回类型 与 异常
Native Method 方法可以返回任何 java 类型,包括非基本数据类型。
当一个 Native Method 接收到一些非基本数据类型时,如Object、整型数组,这个方法可以访问这非基本类型的内部,但是这个 native 方法依赖于所访问的java类的实现。
Native Method 同样可以进行异常控制,这些方法的实现体可以创建一个异常并且将其抛出,与java的方法非常相似。
本地方法非常有用,因为它有效地扩充了 jvm。在 java的并发(多线程)的机制实现中,许多与操作系统的接触点都用到了本地方法,这使得java程序能够超越java运行时的界限。有了本地方法,java程序可以做任何应用层次的任务。
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,或者我们对程序的效率很在意时,问题就来了。
2.1、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。
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,本地方法提供一种交流机制: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 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()
,其的实现是由C 实现的,并被植入JVM内部。
比如,在Windows 95的平台上,这个本地方法最终将调用Win32 的 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、JVM 怎样使 Native Method 跑起来:
我们知道,当一个类第一次被使用到时,这个类的字节码会被加载到内存,并且只会回载一次。在这个被加载的字节码的入口维持着一个该类所有方法描述符的list ,这些方法描述符包含这样一些信息:方法代码存于何处,它有哪些参数,方法的描述符(public之类)等等。
如果一个方法描述符内有native,这个描述符块将有一个指向该方法的实现的指针。这些实现在一些DLL文件内,但是它们会被操作系统加载到java程序的地址空间。
当一个带有 native 方法的类被加载时,其相关的DLL并未被加载,因此指向方法实现的指针并不会被设置。
当 native 方法被调用之前,这些DLL才会被加载,这是通过调用 java.system.loadLibrary()
实现的。
必须注意: 使用 native 方法是有开销的。如果别无选择,我们才选择使用 native 方法。