Java中Native關鍵字的做用

時間  2019-11-18
標籤 java native 關鍵字 欄目 Java 简体版
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初次碰見 native是在 java.lang.Object 源碼中的一個hashCode方法：html

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public native int hashCode();

爲何有個native呢？這是我所要學習的地方。因此下面想要總結下native。java

1、認識 native 即 JNI,Java Native Interface

凡是一種語言，都但願是純。好比解決某一個方案都喜歡就單單這個語言來寫便可。Java平臺有個用戶和本地C代碼進行互操做的API，稱爲Java Native Interface (Java本地接口)。c++

 

2、用 Java 調用 C 的「Hello，JNI」

咱們須要按照下班方便的步驟進行：編程

一、建立一個Java類，裏面包含着一個 native 的方法和加載庫的方法 loadLibrary。HelloNative.java 代碼以下：多線程

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public class HelloNative
{
     static
     {
         System.loadLibrary("HelloNative");
     }
     
     public static native void sayHello();
     
     @SuppressWarnings("static-access")
     public static void main(String[] args)
     {
         new HelloNative().sayHello();
     }
}

首先讓你們注意的是native方法，那個加載庫的到後面也起做用。native 關鍵字告訴編譯器（實際上是JVM）調用的是該方法在外部定義，這裏指的是C。若是你們直接運行這個代碼，  JVM會告之：「A Java Exception has occurred.」控制檯輸出以下：併發

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Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: no HelloNative in java.library.path
     at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(Unknown Source)
     at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Unknown Source)
     at java.lang.System.loadLibrary(Unknown Source)
     at HelloNative.< clinit >(HelloNative.java:5)

這是程序使用它的時候，虛擬機說不知道如何找到sayHello。下面既能夠手動寫，天然泥瓦匠是用jvm

    二、運行javah，獲得包含該方法的C聲明頭文件.hsocket

將HelloNative.java ，簡單地 javac javah，如圖編程語言

就獲得了下面的 HelloNative.h文件 ：ide

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/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include < jni.h >
/* Header for class HelloNative */
 
#ifndef _Included_HelloNative
#define _Included_HelloNative
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
  * Class:     HelloNative
  * Method:    sayHello
  * Signature: ()V
  */
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_sayHello
   (JNIEnv *, jclass);
 
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

jni.h 這個文件，在/%JAVA_HOME%include

三、根據頭文件，寫C實現本地方法。

這裏咱們簡單地實現這個sayHello方法以下：

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#include "HelloNative.h"
#include < stdio.h >
 
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_sayHello
{
     printf("Hello，JNI");   
}

四、生成dll共享庫，而後Java程序load庫，調用便可。

在Windows上，MinGW GCC 運行以下

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gcc -m64  -Wl,--add-stdcall-alias -I"C:\Program Files\Java\jdk1.7.0_71\include" -I"C:\Program Files\Java\jdk1.7.0_71\include\include\win32" -shared -o HelloNative.dll HelloNative.c

-m64表示生成dll庫是64位的。而後運行 HelloNative：

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java HelloNative

 

終於成功地能夠看到控制檯打印以下：

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Hello，JNI

3、JNI 調用 C 流程圖

4、其餘介紹

native是與C++聯合開發的時候用的！java本身開發不用的！


使用native關鍵字說明這個方法是原生函數，也就是這個方法是用C/C++語言實現的，而且被編譯成了DLL，由java去調用。
這些函數的實現體在DLL中，JDK的源代碼中並不包含，你應該是看不到的。對於不一樣的平臺它們也是不一樣的。這也是java的底層機制，實際上java就是在不一樣的平臺上調用不一樣的native方法實現對操做系統的訪問的。


1。native 是用作java 和其餘語言（如c++）進行協做時用的
也就是native 後的函數的實現不是用java寫的
2。既然都不是java，那就別管它的源代碼了，呵呵


native的意思就是通知操做系統，
這個函數你必須給我實現，由於我要使用。
因此native關鍵字的函數都是操做系統實現的，
java只能調用。


java是跨平臺的語言，既然是跨了平臺，所付出的代價就是犧牲一些對底層的控制，而java要實現對底層的控制，就須要一些其餘語言的幫助，這個就是native的做用了

Java不是完美的，Java的不足除了體如今運行速度上要比傳統的C++慢許多以外，Java沒法直接訪問到操做系統底層（如系統硬件等)，爲此Java使用native方法來擴展Java程序的功能。
　　能夠將native方法比做Java程序同Ｃ程序的接口，其實現步驟：
　　１、在Java中聲明native()方法，而後編譯；
　　２、用javah產生一個.h文件；
　　３、寫一個.cpp文件實現native導出方法，其中須要包含第二步產生的.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文件編譯成動態連接庫文件；
　　５、在Java中用System.loadLibrary()方法加載第四步產生的動態連接庫文件，這個native()方法就能夠在Java中被訪問了。


JAVA本地方法適用的狀況 
1.爲了使用底層的主機平臺的某個特性，而這個特性不能經過JAVA API訪問

2.爲了訪問一個老的系統或者使用一個已有的庫，而這個系統或這個庫不是用JAVA編寫的

3.爲了加快程序的性能，而將一段時間敏感的代碼做爲本地方法實現。

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今天研究Java基礎類庫，Object類的時候，發現了一個關鍵字：native

咦？這是個什麼東東？它認識我，我可不認識它！

嘿嘿，不要緊，baidu一下。

 

Java native關鍵字

 一. 什麼是Native Method
   簡單地講，一個Native Method就是一個java調用非java代碼的接口。一個Native Method是這樣一個java的方法：該方法的實現由非java語言實現，好比C。這個特徵並不是java所特有，不少其它的編程語言都有這一機制，好比在C＋＋中，你能夠用extern "C"告知C＋＋編譯器去調用一個C的函數。
   "A native method is a java method whose implementation is provided by non-java code."
   在定義一個native method時，並不提供實現體（有些像定義一個java interface），由於其實現體是由非java語言在外面實現的。，下面給了一個示例：   

  1. package java.lang; 
  3. public class Object { 
  5.     ......
  7.     public final native Class<?> getClass(); 
  9.     public native int hashCode(); 
  11.     protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException; 
  13.     public final native void notify(); 
  15.     public final native void notifyAll(); 
  17.     public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException; 
  19.     ......
  21. } 

        標識符native能夠與全部其它的java標識符連用，可是abstract除外。這是合理的，由於native暗示這些方法是有實現體的，只不過這些實現體是非java的，可是abstract卻顯然的指明這些方法無實現體。native與其它java標識符連用時，其意義同非Native Method並沒有差異。

    一個native method方法能夠返回任何java類型，包括非基本類型，並且一樣能夠進行異常控制。這些方法的實現體能夠自制一個異常而且將其拋出，這一點與java的方法很是類似。
    native method的存在並不會對其餘類調用這些本地方法產生任何影響，實際上調用這些方法的其餘類甚至不知道它所調用的是一個本地方法。JVM將控制調用本地方法的全部細節。

    若是一個含有本地方法的類被繼承，子類會繼承這個本地方法而且能夠用java語言重寫這個方法（這個彷佛看起來有些奇怪），一樣的若是一個本地方法被fianl標識，它被繼承後不能被重寫。
   本地方法很是有用，由於它有效地擴充了jvm.事實上，咱們所寫的java代碼已經用到了本地方法，在sun的java的併發（多線程）的機制實現中，許多與操做系統的接觸點都用到了本地方法，這使得java程序可以超越java運行時的界限。有了本地方法，java程序能夠作任何應用層次的任務。


二.爲何要使用Native Method
   java使用起來很是方便，然而有些層次的任務用java實現起來不容易，或者咱們對程序的效率很在乎時，問題就來了。
   與java環境外交互：
   有時java應用須要與java外面的環境交互。這是本地方法存在的主要緣由，你能夠想一想java須要與一些底層系統如操做系統或某些硬件交換信息時的狀況。本地方法正是這樣一種交流機制：它爲咱們提供了一個很是簡潔的接口，並且咱們無需去了解java應用以外的繁瑣的細節。
   與操做系統交互：
   JVM支持着java語言自己和運行時庫，它是java程序賴以生存的平臺，它由一個解釋器（解釋字節碼）和一些鏈接到本地代碼的庫組成。然而無論怎樣，它畢竟不是一個完整的系統，它常常依賴於一些底層（underneath在下面的）系統的支持。這些底層系統經常是強大的操做系統。經過使用本地方法，咱們得以用java實現了jre的與底層系統的交互，甚至JVM的一些部分就是用C寫的，還有，若是咱們要使用一些java語言自己沒有提供封裝的操做系統的特性時，咱們也須要使用本地方法。
    Sun's Java
    Sun的解釋器是用C實現的，這使得它能像一些普通的C同樣與外部交互。jre大部分是用java實現的，它也經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實現的，可是它實現調用的是該類裏的本地方法setPriority0()。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調用Win32 SetPriority() API。這是一個本地方法的具體實現由JVM直接提供，更多的狀況是本地方法由外部的動態連接庫（external dynamic link library）提供，而後被JVM調用。


三.JVM怎樣使Native Method跑起來：
    咱們知道，當一個類第一次被使用到時，這個類的字節碼會被加載到內存，而且只會回載一次。在這個被加載的字節碼的入口維持着一個該類全部方法描述符的list，這些方法描述符包含這樣一些信息：方法代碼存於何處，它有哪些參數，方法的描述符（public之類）等等。
    若是一個方法描述符內有native，這個描述符塊將有一個指向該方法的實現的指針。這些實如今一些DLL文件內，可是它們會被操做系統加載到java程序的地址空間。當一個帶有本地方法的類被加載時，其相關的DLL並未被加載，所以指向方法實現的指針並不會被設置。當本地方法被調用以前，這些DLL纔會被加載，這是經過調用java.system.loadLibrary()實現的。
  
   最後須要提示的是，使用本地方法是有開銷的，它喪失了java的不少好處。若是別無選擇，咱們能夠選擇使用本地方法。

 

能夠將native方法比做Java程序同Ｃ程序的接口，其實現步驟：
１、在Java中聲明native()方法，而後編譯；
２、用javah產生一個.h文件；
３、寫一個.cpp文件實現native導出方法，其中須要包含第二步產生的.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文件編譯成動態連接庫文件；
５、在Java中用System.loadLibrary()方法加載第四步產生的動態連接庫文件，這個native()方法就能夠在Java中被訪問了。

 

具體實現方法能夠從網上查找，這裏就不寫了

不過，又引出兩個東西：javah.exe命令和JNI

 

本身寫了一個調用VB的DLL的例子，不過還沒寫完，調用函數部分不會寫，只寫了加載DLL的過程

JAVA部分：

  1. public class TestNativeMothod {
  3.     public static void main(String[] args) {
  4.         
  5.         //PROCESS LOGIC
  6.         
  7.     }
  8.     
  9.     public native String callNativeMothod();
  10.     
  11.     static { 
  12.         System.loadLibrary("TestNativeMethodProj");
  13.     }
  15. }

VB部分：

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