JNI到底是个啥

系统管理员 2022-12-26 10:18 233阅读 0赞

JNI可能你看点Java的书或者JVM的书，都会提到，但是好像很多就是点到为止，也不具体说一下到底是啥，干什么的，真的是“不讲武德”。

JNI全程是Java Native Interface，一句话来说就是Java的本地接口，和我们常见的很多Java方法，很多实现是由Java本身来实现的，有的时候还需要本地方法来提供相关的功能。

说一句白话，就是我们平常一提到Java就说，“跨平台，可移植性强”，但是问题也来了，很多平台专门提供的能力有时候你就用不到了，A家有B家没有，你又想在A家平台用，也就说这些功能实际上还需要平台来提供。

**JNI是什么**

既然是JNI，I是interface接口的意思，那他和别的接口有啥区别？都是接口的话，我哪知道你是本地的还是外地的。还有就是JNI的实现方法在哪里？

区别：JNI对应的接口实际上就是我们看源码经常遇到的native修饰的方法，这样的方法也很独特，跟接口里面的方法一样，没有方法的具体实现，用native来修饰。

我用Object里的hashcode来举例子，这个hashcode可是以后对对象加锁的一个根据，不要小看他：

/**
         * Returns a hash code value for the object. This method is
         * supported for the benefit of hash tables such as those provided by
         * {@link java.util.HashMap}.
         * <p>
         * The general contract of {@code hashCode} is:
         * <ul>
         * <li>Whenever it is invoked on the same object more than once during
         *     an execution of a Java application, the {@code hashCode} method
         *     must consistently return the same integer, provided no information
         *     used in {@code equals} comparisons on the object is modified.
         *     This integer need not remain consistent from one execution of an
         *     application to another execution of the same application.
         * <li>If two objects are equal according to the {@code equals(Object)}
         *     method, then calling the {@code hashCode} method on each of
         *     the two objects must produce the same integer result.
         * <li>It is <em>not</em> required that if two objects are unequal
         *     according to the {@link java.lang.Object#equals(java.lang.Object)}
         *     method, then calling the {@code hashCode} method on each of the
         *     two objects must produce distinct integer results.  However, the
         *     programmer should be aware that producing distinct integer results
         *     for unequal objects may improve the performance of hash tables.
         * </ul>
         * <p>
         * As much as is reasonably practical, the hashCode method defined by
         * class {@code Object} does return distinct integers for distinct
         * objects. (This is typically implemented by converting the internal
         * address of the object into an integer, but this implementation
         * technique is not required by the
         * Java™ programming language.)
         *
         * @return  a hash code value for this object.
         * @see     java.lang.Object#equals(java.lang.Object)
         * @see     java.lang.System#identityHashCode
         */
        public native int hashCode();

代码只有一行，解释是他的几十倍。

JNI的实现：  
实际上是由C或者C++语言来实现，为了和其它的方法实现做个对比，我先来一个JVM的图，Java方法栈针对的是Java的方法栈，而本地方法栈针对的就是针对本平台一些C实现的方法等的实现  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0ZlaUNoYW5nV3VSYW8_size_16_color_FFFFFF_t_70]

JNI是怎么混进JVM的  
那这个本地方法怎么混进JVM的本地方法栈的，毕竟JVM也有一套自己的加载机制，不是说你写一个方法JVM就会去加载。

所以JNI的具体实现的方法加载是怎么样的？实际上JNI的C语言方法加载大概分成两部分：“主动型”，“被动型”。这些都是我创造的词，这里的主动被动是JVM为主体来体现的。

主动的：JVM会根据native方法去找对应的C语言，JVM查找是根据一定命名规则来查找，毕竟Java和C是不同的语言，有不同的规范

查找的规则：native对法对应C函数一般是Java\_开头，后面跟着包名和方法名（Java的native方法的包和类名），比如：

Java_org_example_Foo_foo

方法的写法格式不一样，C不支持的怎么办，比如说斜杠“\\”之类的，那就把Java的“\\”替换为"\_",同理还有类似的替换的有：

Java的“_” 替换为C的"_1"
    Java的“;” 替换为C的"_1"
    Java的“[” 替换为C的"_1"

被动型：首先要有一个“主动”的C函数方法实现，被JVM加载，然后吊起的方法里面会有其他对应的native方法实现，于是这些方法没有按照规则命名，被动的加载进来。

比如说有一个方法叫做registerNatives方法，放在类里面的静态块里，加载的时候第一个加载，然后把里面的native方法都带上

这种“主动”的方法里面，例子如下：

// 注：Object类的registerNatives方法的实现位于java.base模块里的C代码中
    static JNINativeMethod methods[] = {
        {"hashCode",    "()I",                    (void *)&JVM_IHashCode},
        {"wait",        "(J)V",                   (void *)&JVM_MonitorWait},
        {"notify",      "()V",                    (void *)&JVM_MonitorNotify},
        {"notifyAll",   "()V",                    (void *)&JVM_MonitorNotifyAll},
        {"clone",       "()Ljava/lang/Object;",   (void *)&JVM_Clone},
    };
    
    JNIEXPORT void JNICALL
    Java_java_lang_Object_registerNatives(JNIEnv *env, jclass cls)
    {
        (*env)->RegisterNatives(env, cls,
                                methods, sizeof(methods)/sizeof(methods[0]));
    }

你看methods这个就是正规Java的命名。

**JNI的API**

JNI也有API，这里是Oracle列出来的，也没去比较和OpenJDK的区别  
[JNI API][]

**JNI和垃圾回收**

实际上JNI也会生成对象，拿着对象会不会被回收？会但是一般来说不会轻易回收，JNI有局部引用和全部引用，不管是哪个，都会被JVM标为“不可回收”，只不过局部引用会在native方法返回失效，可以作为回收的对象

微信公众号：我是坑货  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0ZlaUNoYW5nV3VSYW8_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

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[JNI API]: https://docs.oracle.com/en/java/javase/11/docs/specs/jni/functions.html
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