【JVM】本地方法接口 Native Interface

一、JNI简介

JVM本地方法接口（Java Native Interface，JNI）是一种允许Java代码调用本地方法（如C或C++编写的方法）的机制。这种技术通常用于实现高性能的计算密集型任务，或者与底层系统库进行交互。

二、JNI组成

• Java类中的native方法：在Java类中使用native关键字声明一个本地方法，表示该方法将由本地代码实现。

• JNI头文件：使用Java Native Interface工具（javac、javah）生成本地方法的头文件，该头文件中包含了本地方法的声明和参数列表等信息。

• 本地代码实现：根据生成的头文件，在本地代码中实现对应的本地方法。可以使用C、C++等语言编写本地代码，并通过编译器将其编译成动态链接库（DLL）或共享库（SO）。

三、JNI的作用

1. 提高性能：通过将计算密集型任务交给本地代码实现，可以提高程序的性能。因为本地代码可以直接操作内存和硬件资源，而不需要经过Java虚拟机的额外开销。

2. 与底层系统库交互：JNI可以方便地与底层系统库进行交互，例如访问操作系统、数据库、网络等资源。

3. 扩展Java功能：通过JNI，可以将其他编程语言的功能集成到Java程序中，从而扩展Java的功能。

四、本地方法

简单来讲，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特有，很多其他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。

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。

标识符native可以与其他所有的Java标识符连用，但是abstract除外。

五、使用native method

1. 与Java环境外交换

需要和Java外面的环境进行交互，这是本地方法存在的主要原因。比如和操作系统或者某些硬件交换信息时，本地方法就为我们提供了方便简洁的接口。

2. 与操作系统交互

通过使用本地方法，Java实现了JRE与底层系统的交互，甚至JVM的一部分就是使用 C 写的。另外如果我们要使用Java未提供的封装的操作系统的特性时，也需要使用到本地方法。就像Java创建的线程最终还是要回归到操作系统的本地线程。

3. Sun’s Java

Sun的解释器是用 C 实现的，使得它能像一些普通的 C 一样与外部交互。例如类 java.lang.Thread 的 setPriority() 方法是通过java 实现的，但是它实际调用的是该类里的本地方法 setPriority0()。

六、结语

目前该方法的使用越来越少了，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，也可以是用Web Service等等。

需要注意的是，由于本地方法可能会破坏Java的安全性和可移植性，因此在使用JNI时需要谨慎操作。此外，虚拟机保证在同一Java线程中多次调用同一本地方法时，传递给该本地方法的JNI接口指针是相同的。