【JVM之内存与垃圾回收篇】本地方法接口

本地方法接口

什么是本地方法

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 "c" 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。

代码举例说明 Native 方法是如何编写的

/**
 * 本地方法
 *
 * @author: Nemo
 */
public class IhaveNatives {
    public native void Native1(int x);
    native static public long Native2();
    native synchronized private float Native3(Object o);
    native void Natives(int[] ary) throws Exception;
}

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

为什么使用 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。

与 Java 环境的交互

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。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。

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 setPriority()。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 JVW 调用。

注意：标识符 native 可以与所有其他的 Java 标识符连用，但是 abstract 除外。

现状

目前该方法使用的越来越少了，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。

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Java如何调用C语言程序，JNI技术

Java为什么要调用C语言编写的程序

因为涉及操作系统底层的事件，Java是处理不了的，例如用户上传一个视频文件，需要后台给视频加上水印，或者后台分离视频流和音频流，这个事Java就做不了，只能交给C语言去处理，然后Java调用C语言的接口。

使用Java如何去调用C语言的接口呢？

使用Java的JNI技术。

具体调用步骤

CentOS7环境下

首先创建Java文件 HelloJni.java ，并创建native方法

package com.hongyu.jni;

public class HelloMyJni{
    public native void helloWorld(); // 注意，这个native方法就是调用C语言接口用的
    static{
        System.loadLibrary("hello");  // 这行是调用动态链接库
    }
    public static void main(String[] args){
        new HelloMyJni().helloWorld();
    }
}

编译Java文件并生成java头文件

javac -d . HelloJni.java // 生成class文件
javah -jni com.hongyu.jni.HelloJni // 生成java头文件 com_hongyu_jni_HelloJni.h

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_hongyu_jni_HelloJni */

#ifndef _Included_com_hongyu_jni_HelloJni
#define _Included_com_hongyu_jni_HelloJni
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_hongyu_jni_HelloJni
 * Method:    helloWorld
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_hongyu_jni_HelloJni_helloWorld
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

创建C语言文件，HelloWorld.c

#include "jni.h"
#include "com_hongyu_jni_HelloJni.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_hongyu_jni_HelloJni_helloWorld(JNIEnv * env, jobject obj) 

        {

          printf("Hello World!\n");

        }  

生成动态链接库文件 libhello.so

#gcc -Wall -fPIC -c HelloWorld.c -I ./ -I $JAVA_HOME/include/linux/ -I $JAVA_HOME/include/ 

#gcc -Wall -rdynamic -shared -o libhello.so HelloWorld.o

设置动态链接库文件的目录
打开文件

vi ~/.bash_profile

修改文件：

export JAVA_HOME=/home/jdk1.8.0_161
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

export LD_LIBRARY_PATH=/home/lib:$LD_LIBRARY_PATH

刷新文件：

source  ~/.bash_profile

把刚才生成的so文件拷贝到/home/lib下，然后执行class文件

java com.hongyu.jni.HelloJni

大功告成！Java成功调用了C语言编写的逻辑

https://blog.csdn.net/u011181989/article/details/92242435