JVM 的 Native Method （本地方法）

今天药忘吃喽~ 2023-07-20 15:00 15阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  一、 什么是 Native Method
     *   *  1.1、Native Method 的定义
         *  1.2、native 与 abstract 的区别
         *  1.3、native 与 java 普通方法使用的区别
         *  1.4、Native Method 的返回类型 与 异常
     *  二、为什么要使用 Native Method
     *   *  2.1、与 java 环境外交互：
         *  2.2、与操作系统交互：
         *  2.3、\`Sun's\` Java
     *  三、JVM 怎样使 Native Method 跑起来：

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## 一、 什么是 Native Method ##

简单地讲，一个 Native Method 就是 一个java调用 非java代码的接口 。

### 1.1、Native Method 的定义 ###

在定义一个 Native Method，并不提供实现体（有些像定义java 接口、抽像类），实现体是由 `非java` 语言在外面实现的，比如使用 C 、C++等。

这个特征并非java所特有，很多其它的编程语言都有这一机制。比如在C++中，使用 `extern C` 告知 C++ 编译器去调用一个C的函数。

**JDK 源码中的 Native Method ，下面是Thread 的源码截图：**  
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### 1.2、native 与 abstract 的区别 ###

*  Native Method 看起来没有方法体， 实际上 ，方法体是用非java语言实现的，有方法体的。
 *  abstract 是没有方法体的， 只有让其继承类来实现的。

### 1.3、native 与 java 普通方法使用的区别 ###

native 可以与 除 abstract 外， 所有其它的 java 标识符连用 。

public class IHaveNatives{ 
    	public native void Native1( int x ) ;
    	public native  static long Native2() ;
       	private native synchronized float Native3( Object o ) ;
       	native void Native4( int[] ary ) throws Exception ;
    }

native与其它java标识符连用时，其意义同非 Native Method 并无差别，

比如 native static ，表明这个方法可以在不产生类的实例时直接调用，当你想用一个Native Method直接调用一个C的类库时。

比如 native synchronized，JVM在进入这个方法的实现体之前会执行同步锁机制（就像java的多线程）。

### 1.4、Native Method 的返回类型 与 异常 ###

Native Method 方法可以返回任何 java 类型，包括非基本数据类型。

当一个 Native Method 接收到一些非基本数据类型时，如Object、整型数组，这个方法可以访问这非基本类型的内部，但是这个 native 方法依赖于所访问的java类的实现。

Native Method 同样可以进行异常控制，这些方法的实现体可以创建一个异常并且将其抛出，与java的方法非常相似。

本地方法非常有用，因为它有效地扩充了 jvm。在 java的并发（多线程）的机制实现中，许多与操作系统的接触点都用到了本地方法，这使得java程序能够超越java运行时的界限。有了本地方法，java程序可以做任何应用层次的任务。

## 二、为什么要使用 Native Method ##

java 使用起来非常方便，然而有些层次的任务用 java 实现起来不容易，或者我们对程序的效率很在意时，问题就来了。

### 2.1、与 java 环境外交互： ###

有时 java 应用需要与java外面的环境交互。这是本地方法存在的主要原因。

java需要与一些底层系统，如操作系统或某些硬件交换信息时，本地方法提供一种交流机制：它为我们提供了一个非常简洁的接口，而且我们无需去了解java应用之外的繁琐的细节。

### 2.2、与操作系统交互： ###

JVM 支持着java语言本身和运行时库，它是java程序赖以生存的平台，它由一个解释器（解释字节码）和一些连接到本地代码的库组成。然而不管怎 样，它毕竟不是一个完整的系统，它经常依赖于一些底层系统的支持。这些底层系统常常是强大的操作系统。

通过使用本地方法，我们得以用 java 实现了 jre 的与底层系统的交互，甚至JVM的一些部分就是用C写的。

还有，如果我们要使用一些 java 语言本身没有提供封装的操作系统的特性时，我们也需要使用本地方法。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hpYW9qaW4yMWNlbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### 2.3、`Sun's` Java ###

Sun的解释器是用C实现的，这使得它能像一些普通的C一样与外部交互。jre大部分是用java实现的，它也通过一些本地方法与外界交互。

例如：类 `java.lang.Thread` 的 `setPriority()` 方法是用java实现的，但是它实现调用的是该类里的本地方法 `setPriority0()` ，其的实现是由C 实现的，并被植入JVM内部。

比如，在Windows 95的平台上，这个本地方法最终将调用Win32 的 SetPriority() API。这是一个本地方法的具体实现由 JVM 直接提供。

更多的情况是本地方法由外部的动态链接库（external dynamic link library）提供，然后被JVM调用。

## 三、JVM 怎样使 Native Method 跑起来： ##

我们知道，当一个类第一次被使用到时，这个类的字节码会被加载到内存，并且只会回载一次。在这个被加载的字节码的入口维持着一个该类所有方法描述符的list ，这些方法描述符包含这样一些信息：方法代码存于何处，它有哪些参数，方法的描述符（public之类）等等。

如果一个方法描述符内有native，这个描述符块将有一个指向该方法的实现的指针。这些实现在一些DLL文件内，但是它们会被操作系统加载到java程序的地址空间。

当一个带有 native 方法的类被加载时，其相关的DLL并未被加载，因此指向方法实现的指针并不会被设置。

当 native 方法被调用之前，这些DLL才会被加载，这是通过调用 `java.system.loadLibrary()` 实现的。

**必须注意：** 使用 native 方法是有开销的。如果别无选择，我们才选择使用 native 方法。

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