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Java的native關(guān)鍵字

 跬步小城 2015-04-07

 

今天研究Java基礎(chǔ)類庫,Object類的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵字:native

咦?這是個(gè)什么東東?它認(rèn)識(shí)我,我可不認(rèn)識(shí)它!

嘿嘿,沒關(guān)系,baidu一下。

 

java native關(guān)鍵字

 一. 什么是Native Method
   簡單地講,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:   

  1. package java.lang; 
  2. public class Object { 
  3.     ......
  4.     public final native Class<?> getClass(); 
  5.     public native int hashCode(); 
  6.     protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException; 
  7.     public final native void notify(); 
  8.     public final native void notifyAll(); 
  9.     public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException; 
  10.     ......

        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。

    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)體可以自制一個(gè)異常并且將其拋出,這一點(diǎn)與java的方法非常相似。
    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)。

    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。

 

可以將native方法比作Java程序同C程序的接口,其實(shí)現(xiàn)步驟:
1、在Java中聲明native()方法,然后編譯;
2、用javah產(chǎn)生一個(gè).h文件;
3、寫一個(gè).cpp文件實(shí)現(xiàn)native導(dǎo)出方法,其中需要包含第二步產(chǎn)生的.h文件(注意其中又包含了JDK帶的jni.h文件);
4、將第三步的.cpp文件編譯成動(dòng)態(tài)鏈接庫文件;
5、在Java中用System.loadLibrary()方法加載第四步產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)鏈接庫文件,這個(gè)native()方法就可以在Java中被訪問了。

 

具體實(shí)現(xiàn)方法可以從網(wǎng)上查找,這里就不寫了

不過,又引出兩個(gè)東西:javah.exe命令和JNI

 

自己寫了一個(gè)調(diào)用VB的DLL的例子,不過還沒寫完,調(diào)用函數(shù)部分不會(huì)寫,只寫了加載DLL的過程

JAVA部分:

  1. public class TestNativeMothod {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         
  4.         //PROCESS LOGIC
  5.         
  6.     }
  7.     
  8.     public native String callNativeMothod();
  9.     
  10.     static { 
  11.         System.loadLibrary("TestNativeMethodProj");
  12.     }
  13. }

VB部分:

  1. Option Explicit
  2. Public Function callNativeMothod() As String
  3.     callNativeMothod = "This is a method implemented by VB"
  4. End Function


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