java Native Method初涉

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.JVM怎樣使Native Method跑起來： 

    我們知道，當一個類第一次被使用到時，這個類的位元組碼會被加載到記憶體，并且隻會回載一次。在這個被加載的位元組碼的入口維持着一個該類所有方法描述符的list，這些方法描述符包含這樣一些資訊：方法代碼存于何處，它有哪些參數，方法的描述符（public之類）等等。 

    如果一個方法描述符内有native，這個描述符塊将有一個指向該方法的實作的指針。這些實作在一些DLL檔案内，但是它們會被作業系統加載到java程式的位址空間。當一個帶有本地方法的類被加載時，其相關的DLL并未被加載，是以指向方法實作的指針并不會被設定。當本地方法被調用之前，這些DLL才會被加載，這是通過調用java.system.loadLibrary()實作的。 

   最後需要提示的是，使用本地方法是有開銷的，它喪失了java的很多好處。如果别無選擇，我們可以選擇使用本地方法。

用c語言實作native方法步驟

1）在java程式中申明native方法，類似于abstract方法，隻有方法名，沒有方法體。編譯成class檔案

2）用javah編譯第一步生成的class檔案，生成一個.h檔案

3）編寫一個cpp檔案實作native方法需要的操作，需要包含第二步生成的.h檔案（該檔案中包含有JDK帶的jni.h檔案）

4）把cpp檔案編譯成動态連結庫檔案

5）用System.loadLibrary()或者Runtime的loadLibrary方法加載第四步生成的動态連結庫檔案，這樣java中就可以使用該native方法了