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Java JVM学习-本地方法

什么是本地方法​

Native Method 是一个 Java 调用非 Java 代码的接囗。

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。

image.png

Native 方法是如何编写的

public class IHaveNatives {
    public native void native1(int x);

    native static public long native2();

    native synchronized private float native3(Object o);

    native void natives4(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，但是不能和 abstract 共用

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。

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。

因为 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，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，也需要使用本地方法。

本地方法栈​

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。

允许被实现成固定或者是可动态扩展的内存大小。（在内存溢出方面是相同的）

  • 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。
  • 如果本地方法栈设置为动态扩展，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。

它的具体做法是 Native Method Stack 中登记 native 方法，在 Execution Engine 执行时加载本地方法库。

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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。

  • 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。