JVM本地方法接口和本地方法棧

1、本地方法概述

簡單地講，一個Native Method是一個Java調用非Java代碼的接囗。一個Native Method是的實作由非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。

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。

本地接口的作用是融合不同的程式設計語言為Java所用，它的初衷是融合C/C++程式。

舉例

public class IHaveNatives{
    public native void methodNative1(int x);
    public native static long methodNative2();
    private native synchronized float methodNative3(Object o);
    native void methodNative4(int[] ary) throws Exception;
}
           

辨別符native可以與其它java辨別符連用，但是abstract除外

2、為什麼使用本地方法

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環境的互動

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。

• 與作業系統的互動

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，它經常依賴于一底層系統的支援。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setPriority()。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。

當然目前該方法使用的越來越少了，除非是與硬體有關的應用，比如通過Java程式驅動列印機或者Java系統管理生産裝置，在企業級應用中已經比較少見。因為現在的異構領域間的通信很發達，比如可以使用RestFul Api通信，也可以使用Socket、WS等等。

3、本地方法棧

Java虛拟機棧于管理Java方法的調用，而本地方法棧用于管理本地方法的調用。

本地方法棧，也是線程私有的。

允許被實作成固定或者是可動态擴充的記憶體大小。（在記憶體溢出方面是相同的）

• 如果線程請求配置設定的棧容量超過本地方法棧允許的最大容量，Java虛拟機将會抛出一個StackOverflowError 異常。

• 如果本地方法棧可以動态擴充，并且在嘗試擴充的時候無法申請到足夠的記憶體，或者在建立新的線程時沒有足夠的記憶體去建立對應的本地方法棧，那麼Java虛拟機将會抛出一個OutOfMemoryError異常。

本地方法是使用C語言實作的。

它的具體做法是Native Method Stack中登記native方法，在Execution Engine 執行時加載本地方法庫。

當某個線程調用一個本地方法時，它就進入了一個全新的并且不再受虛拟機限制的世界。它和虛拟機擁有同樣的權限。

• 本地方法可以通過本地方法接口來通路虛拟機内部的運作時資料區。

• 它甚至可以直接使用本地處理器中的寄存器

• 直接從本地記憶體的堆中配置設定任意數量的記憶體。

并不是所有的JVM都支援本地方法。因為Java虛拟機規範并沒有明确要求本地方法棧的使用語言、具體實作方式、資料結構等。如果JVM産品不打算支援native方法，也可以無需實作本地方法棧。

在Hotspot JVM中，直接将本地方法棧和虛拟機棧合二為一。