native的詳細用法

時間 2019-11-12

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　　本篇博客咱們將介紹Java中的一個關鍵字——native。java

　　native 關鍵字在 JDK 源碼中不少類中都有，在 Object.java類中，其 getClass() 方法、hashCode()方法、clone() 方法等等都是用 native 關鍵字修飾的。編程

public final native Class<?> getClass();
public native int hashCode();
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

　　那麼爲何要用 native 來修飾方法，這樣作有什麼用？windows

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一、JNI：Java Native Interface

　　在介紹 native 以前，咱們先了解什麼是 JNI。安全

　　通常狀況下，咱們徹底可使用 Java 語言編寫程序，但某些狀況下，Java 可能會不知足應用程序的需求，或者是不能更好的知足需求，好比：oracle

　　①、標準的 Java 類庫不支持應用程序平臺所需的平臺相關功能。ide

　　②、咱們已經用另外一種語言編寫了一個類庫，如何用Java代碼調用？函數

　　③、某些運行次數特別多的方法代碼，爲了加快性能，咱們須要用更接近硬件的語言（好比彙編）編寫。post

　　上面這三種需求，其實說到底就是如何用 Java 代碼調用不一樣語言編寫的代碼。那麼 JNI 應運而生了。性能

　　從Java 1.1開始，Java Native Interface (JNI)標準就成爲java平臺的一部分，它容許Java代碼和其餘語言寫的代碼進行交互。JNI一開始是爲了本地已編譯語言，尤爲是C和C++而設計的，可是它並不妨礙你使用其餘語言，只要調用約定受支持就能夠了。使用java與本地已編譯的代碼交互，一般會喪失平臺可移植性。可是，有些狀況下這樣作是能夠接受的，甚至是必須的，好比，使用一些舊的庫，與硬件、操做系統進行交互，或者爲了提升程序的性能。JNI標準至少保證本地代碼能工做在任何Java 虛擬機實現下。

　　經過 JNI，咱們就能夠經過 Java 程序（代碼）調用到操做系統相關的技術實現的庫函數，從而與其餘技術和系統交互，使用其餘技術實現的系統的功能；同時其餘技術和系統也能夠經過 JNI 提供的相應原生接口開調用 Java 應用系統內部實現的功能。

　　在windows系統上，通常可執行的應用程序都是基於 native 的PE結構，windows上的 JVM 也是基於native結構實現的。Java應用體系都是構建於 JVM 之上。

　　可能有人會問，Java不是跨平臺的嗎？若是用 JNI，那麼程序不就將失去跨平臺的優勢?確實是這樣的。

　　JNI 的缺點：

　　①、程序再也不跨平臺。要想跨平臺，必須在不一樣的系統環境下從新編譯本地語言部分。

　　②、程序再也不是絕對安全的，本地代碼的不當使用可能致使整個程序崩潰。一個通用規則是，你應該讓本地方法集中在少數幾個類當中。這樣就下降了JAVA和C之間的耦合性。

　　目前來說使用 JNI 的缺點相對於優勢仍是能夠接受的，可能後面隨着 Java 的技術發展，咱們不在須要 JNI，可是目前 JDK 仍是一直提供對 JNI 標準的支持。

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三、用C語言編寫程序本地方法

　　上面講解了什麼是 JNI，那麼咱們接下來就寫個例子，如何用 Java 代碼調用本地的 C 程序。

　　官方文檔以下：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jni/spec/jniTOC.html

　　步驟以下：

　　①、編寫帶有 native 聲明的方法的java類，生成.java文件；(注意這裏出現了 native 聲明的方法關鍵字）

　　②、使用 javac 命令編譯所編寫的java類，生成.class文件；

　　③、使用 javah -jni java類名 生成擴展名爲 h 的頭文件，也即生成.h文件；

　　④、使用C/C++（或者其餘編程想語言）實現本地方法，建立.h文件的實現，也就是建立.cpp文件實現.h文件中的方法；

　　⑤、將C/C++編寫的文件生成動態鏈接庫，生成dll文件；

　　下面咱們經過一個 HelloWorld 程序的調用來完成這幾個步驟。

　　注意：下面全部操做都是在全部操做都是在目錄：D:\JNI 下進行的。

　　1、編寫帶有 native 聲明的方法的java類

 1 public class HelloJNI {
 2     //native 關鍵字告訴 JVM 調用的是該方法在外部定義
 3     private native void helloJNI();
 4     
 5     static{
 6         System.loadLibrary("helloJNI");//載入本地庫
 7     }
 8     public static void main(String[] args) {
 9         HelloJNI jni = new HelloJNI();
10         jni.helloJNI();
11     }
12 
13 }

　　用 native 聲明的方法表示告知 JVM 調用，該方法在外部定義，也就是咱們會用 C 語言去實現。

　　System.loadLibrary("helloJNI");加載動態庫，參數 helloJNI 是動態庫的名字。咱們能夠這樣理解：程序中的方法 helloJNI() 在程序中沒有實現，可是咱們下面要調用這個方法，怎麼辦呢？咱們就須要對這個方法進行初始化，因此用 static 代碼塊進行初始化。

　　這時候若是咱們直接運行該程序，會報「A Java Exception has occurred」錯誤：

　　2、使用 javac 命令編譯所編寫的java類，生成.class文件

　　執行上述命令後，生成 HelloJNI.class 文件：

　　3、使用 javah -jni java類名生成擴展名爲 h 的頭文件

　　執行上述命令後，在 D:/JNI 目錄下多出了個 HelloJNI.h 文件：

　　4、使用C語言實現本地方法

　　若是不想安裝visual studio 的，咱們須要在 windows平臺安裝 gcc。

　　安裝教程以下：http://blog.csdn.net/altland/article/details/63252757

　　注意安裝版本的選擇，根據系統是32位仍是64位來選擇。64位點擊下載。

　　安裝完成以後注意配置環境變量，在 cmd 中輸入 g++ -v，若是出現以下信息，則安裝配置完成：

　　接着輸入以下命令：

gcc -m64  -Wl,--add-stdcall-alias -I"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\include" -I"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\include\include\win32" -shared -o helloJNI.dll helloJNI.c

　　-m64表示生成dll庫是64位的。後面的路徑表示本機安裝的JDK路徑。生成以後多了一個helloJNI.dll 文件

　　最後運行 HelloJNI：輸出 Hello JNI! 大功告成。

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