java Native方法

今天在看jvm工作原理的過程中，看到java Native方法，去網上查了一下資料，簡單整理一下。

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：該方法的實作由非java語言實作，比如C。這個特征并非java所特有，很多其它的程式設計語言都有這一機制，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，并不提供實作體（有些像定義一個java interface），因為其實作體是由非java語言在外面實作的。，下面給了一個示例：    

    public class IHaveNatives

    {

      native public void Native1( int x ) ;

      native static public long Native2() ;

      native synchronized private float Native3( Object o ) ;

      native void Native4( int[] ary ) throws Exception ;

    } 

    這些方法的聲明描述了一些非java代碼在這些java代碼裡看起來像什麼樣子（view）.

    辨別符native可以與所有其它的java辨別符連用，但是abstract除外。這是合理的，因為native暗示這些方法是有實作體的，隻不過這些實作體是非java的，但是abstract卻顯然的指明這些方法無實作體。native與其它java辨別符連用時，其意義同非Native Method并無差别，比如native static表明這個方法可以在不産生類的執行個體時直接調用，這非常友善，比如當你想用一個native method去調用一個C的類庫時。上面的第三個方法用到了native synchronized，JVM在進入這個方法的實作體之前會執行同步鎖機制（就像java的多線程。）

    一個native method方法可以傳回任何java類型，包括非基本類型，而且同樣可以進行異常控制。這些方法的實作體可以制一個異常并且将其抛出，這一點與java的方法非常相似。當一個native method接收到一些非基本類型時如Object或一個整型數組時，這個方法可以通路這非些基本型的内部，但是這将使這個native方法依賴于你所通路的java類的實作。有一點要牢牢記住：我們可以在一個native method的本地實作中通路所有的java特性，但是這要依賴于你所通路的java特性的實作，而且這樣做遠遠不如在java語言中使用那些特性友善和容易。

    native method的存在并不會對其他類調用這些本地方法産生任何影響，實際上調用這些方法的其他類甚至不知道它所調用的是一個本地方法。JVM将控制調用本地方法的所有細節。需要注意當我們将一個本地方法聲明為final的情況。用java實作的方法體在被編譯時可能會因為内聯而産生效率上的提升。但是一個native final方法是否也能獲得這樣的好處卻是值得懷疑的，但是這隻是一個代碼優化方面的問題，對功能實作沒有影響。

    如果一個含有本地方法的類被繼承，子類會繼承這個本地方法并且可以用java語言重寫這個方法（這個似乎看起來有些奇怪），同樣的如果一個本地方法被fianl辨別，它被繼承後不能被重寫。

   本地方法非常有用，因為它有效地擴充了jvm.事實上，我們所寫的java代碼已經用到了本地方法，在sun的java的并發（多線程）的機制實作中，許多與作業系統的接觸點都用到了本地方法，這使得java程式能夠超越java運作時的界限。有了本地方法，java程式可以做任何應用層次的任務。

二.為什麼要使用Native Method

   java使用起來非常友善，然而有些層次的任務用java實作起來不容易，或者我們對程式的效率很在意時，問題就來了。

   與java環境外互動：

   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接口，而且我們無需去了解java應用之外的繁瑣的細節。

   與作業系統互動：

   JVM支援着java語言本身和運作時庫，它是java程式賴以生存的平台，它由一個解釋器（解釋位元組碼）和一些連接配接到本地代碼的庫組成。然而不管怎 樣，它畢竟不是一個完整的系統，它經常依賴于一些底層（underneath在下面的）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實作了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的解釋器是用C實作的，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實作的，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實作的，但是它實作調用的是該類裡的本地方法setPriority0()。這個本地方法是用C實作的，并被植入JVM内部，在Windows 95的平台上，這個本地方法最終将調用Win32 SetPriority() API。這是一個本地方法的具體實作由JVM直接提供，更多的情況是本地方法由外部的動态連結庫（external dynamic link library）提供，然後被JVM調用。

三、JNI簡介

native方法是通過java中的JNI實作的。JNI是Java Native Interface的 縮寫。從Java 1.1開始，Java Native Interface (JNI)标準成為java平台的一部分，它允許Java代碼和其他語言寫的代碼進行互動。JNI一開始是為了本地已編譯語言，尤其是C和C++而設計 的，但是它并不妨礙你使用其他語言，隻要調用約定受支援就可以了。使用java與本地已編譯的代碼互動，通常會喪失平台可移植性。但是，有些情況下這樣做是可以接受的，甚至是必須的，比如，使用一些舊的庫，與硬體、作業系統進行互動，或者為了提高程式的性能。JNI标準至少保證本地代碼能工作在任何Java 虛拟機實作下。

目前java與dll互動的技術主要有3種：jni，jawin和jacob。Jni（Java Native Interface）是sun提供的java與系統中的原生方法互動的技術（在windows\linux系統中，實作java與native method互調）。目前隻能由c/c++實作。後兩個都是sourceforge上的開源項目，同時也都是基于jni技術的windows系統上的一個應用庫。Jacob（Java-Com Bridge）提供了java程式調用microsoft的com對象中的方法的能力。而除了com對象外，jawin（Java/Win32 integration project）還可以win32-dll動态連結庫中的方法。就功能而言：jni >> jawin>jacob，其大緻的結構如下圖：

就易用性而言，正好相反：jacob>jawin>>jni。

Jvm封裝了各種作業系統實際的差異性的同時，提供了jni技術，使得開發者可以通過java程式（代碼）調用到作業系統相關的技術實作的庫函數，進而與其他技術和系統互動，使用其他技術實作的系統的功能；同時其他技術和系統也可以通過jni提供的相應原生接口開調用java應用系統内部實作的功能。

在windows系統上，一般可執行的應用程式都是基于native的PE結構，windows上的jvm也是基于native結構實作的。Java應用體系都是建構于jvm之上。

Jni對于應用本身來說，可以看做一個代理模式。對于開發者來說，需要使用c/c++來實作一個代理程式（jni程式）來實際操作目标原生函數，java程式中則是jvm通過加載并調用此jni程式來間接地調用目标原生函數。

四、JNI的書寫步驟

編寫帶有native聲明的方法的java類，生成.java檔案

使用javac指令編譯所編寫的java類，生成.class檔案

使用javah -jni java類名生成擴充名為h的頭檔案，也即生成.h檔案

使用C/C++（或者其他程式設計想語言）實作本地方法，建立.h檔案的實作，也就是建立.cpp檔案實作.h檔案中的方法

将C/C++編寫的檔案生成動态連接配接庫，生成dll檔案

 參考文章位址：

http://m.blog.csdn.net/article/details?id=6989415

http://m.blog.csdn.net/article/details?id=6635321