6. JVM本地方法
1 本地方法
- 简单地讲,一个Native Method是一个Java调用非Java代码的接囗
- 一个Native Method是这样一个Java方法:该方法的实现由非Java语言实现,比如C。
- 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,你可以用extern 告知C++编译器去调用一个C的函数。
- “A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code.”(本地方法是一个非Java的方法,它的具体实现是非Java代码的实现)
- 在定义一个native method时,并不提供实现体(有些像定义一个Java interface),因为其实现体是由非java语言在外面实现的。
- 本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用,它的初衷是融合C/C++程序。
jdk中的例子:
Thread 线程类中的方法,java启用线程其底层还是要去调用操作系统的线程:
private native void setPriority0(int var1);
private native void stop0(Object var1);
private native void suspend0();
private native void resume0();
private native void interrupt0();
private native void setNativeName(String var1);
需要注意的是:标识符native可以与其它java标识符连用,但是abstract除外
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;
}
2. 为什么要使用本地方法
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。
与Java环境外的交互 :有时Java应用需要与Java外面的硬件环境交互,这是本地方法存在的主要原因。你可以想想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的情况 ,
本地方法正是这样一种交流机制: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。
与操作系统的交互 : 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。
Java 本身 : 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()。这个本地方法是用C实现的,并被植入JVM内部在Windows 95的平台上,这个本地方法最终将调用Win32 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。
目前该方法使用的越来越少了(JDK内部除外,指的是自定义本地方法),除非是与硬件有关的应用,比如通过Java程序驱动打印机或者Java系统管理生产设备,在企业级应用中已经比较少见。因为现在的异构领域间的通信很发达,比如可以使用Socket通信,也可以使用Web Service等等,不多做介绍。
3. 本地方法栈
前面说到,Java虚拟机栈于管理Java方法的调用,而本地方法栈用于管理本地方法的调用。 本地方法栈,也是线程私有的。 其主要的设计规则 和 java虚拟机栈一样:
- 允许被实现成固定或者是可动态扩展的内存大小(在内存溢出方面和虚拟机栈相同)
- 如果线程请求分配的栈容量超过本地方法栈允许的最大容量,Java虚拟机将会抛出一个stackoverflowError 异常。
- 如果本地方法栈可以动态扩展,并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存,或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的本地方法栈,那么Java虚拟机将会抛出一个outofMemoryError异常。
本地方法一般是使用C/C++语言实现的。 当调用 此类方 法时, 将不再将该方法压入 虚拟机栈,而是在Native Method Stack(本地方法栈)中登记native方法,在Execution Engine(执行引擎) 执行时加载本地方法库。
注意事项:
- 当某个线程调用一个本地方法时,它就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界。它和虚拟机拥有同样的权限,和jvm同一个层级,。
- 本地方法可以通过本地方法接口来访问虚拟机内部的运行时数据区
- 它甚至可以直接使用本地处理器中的寄存器
- 直接从本地内存的堆中分配任意数量的内存
- 并不是所有的JVM都支持本地方法。因为Java虚拟机规范并没有明确要求本地方法栈的使用语言、具体实现方式、数据结构等。如果JVM产品不打算支持native方法,也可以无需实现本地方法栈。
- 在Hotspot JVM中,直接将本地方法栈和虚拟机栈合二为一。 即在调用 普通方法时,创建java虚拟机栈帧,并压入栈中,当下个方法执行 本地方法时,将切换到 本地方法栈,进行调用, 运行在一起
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