java基础-关键字-native

 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。一个Native Method是这样一个java的方法：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."
     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。

　　native关键字说明其修饰的方法是一个原生态方法，方法对应的实现不是在当前文件，而是在用其他语言（如C和C++）实现的文件中。Java语言本身不能对操作系统底层进行访问和操作，但是可以通过JNI接口调用其他语言来实现对底层的访问 

　　JNI是Java本机接口（Java Native Interface），是一个本机编程接口，它是Java软件开发工具箱（Java Software Development Kit，SDK）的一部分。JNI允许Java代码使用以其他语言编写的代码和代码库。Invocation API（JNI的一部分）可以用来将Java虚拟机（JVM）嵌入到本机应用程序中，从而允许程序员从本机代码内部调用Java代码。

     不过，对Java外部的调用通常不能移植到其他平台，在applet中还可能引发安全异常。实现本地代码将使您的Java应用程序无法通过100%纯Java测试。

但是，如果必须执行本地调用，则要考虑几个准则：

  1.将您的所有本地方法都封装到一个类中，这个类调用单个的DLL。对每一种目标操作系统平台，都可以用特定于适当平台的版本的DLL。这样可以将本地代码的影响减少到最小，并有助于将以后所需要的移植问题考虑在内。

  2.本地方法尽量简单。尽量使您的本地方法对第三方（包括Microsoft）运行时DLL的依赖减少到最小。使您的本地方法尽量独立，以将加载您的DLL和应用程序所需的开销减少到最小。如果需要运行时DLL，必须随应用程序一起提供。

 

 

下面给了一个示例：   

package java.lang; 
public class Object { 
    ......
    public final native Class<?> getClass(); 
    public native int hashCode(); 
    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException; 
    public final native void notify(); 
    public final native void notifyAll(); 
    public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException; 
    ......
}

 

 　　标识符native可以与所有其它的java标识符连用，但是abstract除外。这是合理的，因为native暗示这些方法是有实现体的，只不过这些实现体是非java的，但是abstract却显然的指明这些方法无实现体。native与其它java标识符连用时，其意义同非Native Method并无差别。

       一个native method方法可以返回任何java类型，包括非基本类型，而且同样可以进行异常控制。这些方法的实现体可以自制一个异常并且将其抛出，这一点与java的方法非常相似。
       native method的存在并不会对其他类调用这些本地方法产生任何影响，实际上调用这些方法的其他类甚至不知道它所调用的是一个本地方法。JVM将控制调用本地方法的所有细节。

       如果一个含有本地方法的类被继承，子类会继承这个本地方法并且可以用java语言重写这个方法（这个似乎看起来有些奇怪），同样的如果一个本地方法被fianl标识，它被继承后不能被重写。
       本地方法非常有用，因为它有效地扩充了jvm.事实上，我们所写的java代码已经用到了本地方法，在sun的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。


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，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（underneath在下面的）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。

 　　

 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。当一个带有本地方法的类被加载时，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。当本地方法被调用之前，这些DLL才会被加载，这是通过调用java.system.loadLibrary()实现的。
  
  　　 最后需要提示的是，使用本地方法是有开销的，它丧失了java的很多好处。如果别无选择，我们可以选择使用本地方法。

 

 可以将native方法比作Java程序同Ｃ程序的接口，其实现步骤：

１、在Java中声明native()方法，然后编译(使用javac命令编译编写的Java类)；
２、用javah产生一个.h文件(使用java -jni ****来生成后缀名为.h的头文件)；
３、写一个.cpp文件实现native导出方法，其中需要包含第二步产生的.h文件（注意其中又包含了JDK带的jni.h文件）(使用其他语言（C、C++）实现本地方法)；
４、将第三步的.cpp文件编译成动态链接库文件(将本地方法编写的文件生成动态链接库)；
５、在Java中用System.loadLibrary()方法加载第四步产生的动态链接库文件，这个native()方法就可以在Java中被访问了。

 

 

 以下是一个在Java中调用本地C程序的简单的例子：

 a.编写HelloWorld.java类

class HelloWorld{

        public native void hello();

        static{
             System.loadLibrary("hello");
          }

        public static void main(String[] args){

            new HelloWorld().hello();
         }

    }

 b.编译

    javac HelloWorld.java

 

c.生成.h文件

    javah -jni HelloWorld

 

生成内容如下：

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

    #ifndef _Included_HelloWorld
    #define _Included_HelloWorld
    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
    /*
     * Class:     HelloWorld
     * Method:    hello
     * Signature: ()V
     */
    JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_hello
      (JNIEnv *, jobject);

    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif
    #endif

 

      第一个参数是调用JNI方法时使用的JNI Environment指针。

　　第二个参数是指向在此Java代码中实例化的Java对象HelloWorld的一个句柄。其他参数是方法本身的参数

 

d.c实现

#include <jni.h>
    #include "HelloWorld.h"
    #include <stdio.h>
    JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_hello(JNIEnv *env,jobject obj){
       printf("Hello World!\n");
       return;
    }

 

    其中，第一行是将jni.h文件引入（在%JAVA_HOME%\include目录下），里边有JNIEnv和jobject的定义。

 

e.编译c实现

    这里以在Windows中为例，需要生成dll文件。在保存HelloWorldImpl.c文件夹下面，使用VC的编译器cl成。
　　

　　cl -I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32 -LD HelloWorldImp.c -Fehello.dll

 

　　注意：生成的dll文件名在选项-Fe后面配置，这里是hello，因为在HelloWorld.java文件中我们loadLibary的时候使用的名字是hello。当然这里修改之后那里也需要修改。另外需要将-I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32参数加上，因为在第四步里面编写本地方法的时候引入了jni.h文件。
　　

f 运行程序
　　

　　java HelloWorld 
就ok了！

 

 

 其他查看http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/jnimthds/了解详情

 

posted @ 2015-04-20 23:58  243573295  阅读(277)  评论(0)  编辑  收藏  举报