什么是Java中的本机实现？


What is a native implementation in Java?

本问题已经有最佳答案，请猛点这里访问。

如果我们查看Java Object类，那么我们可以找到一些方法，如：

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public native int hashCode()
protected native Object clone()

这些本地人是什么？这些方法如何运作？

这些方法是Intrinsic或在Java之外的"本机"代码中编写，即特定于给定机器。

您提到的是Intrinsic和JDK的一部分，但您也可以使用Java Native Interface(JNI)自己编写本机方法。这通常会使用C来编写方法，但是许多其他语言(例如python)允许您以相当容易的方式编写方法。代码以这种方式编写，无论是为了提高性能，还是因为它需要访问平台特定的基础结构，而这些基础结构无法在普通java中完

在hashcode()的情况下，这是由JVM实现的。这是因为哈希码通常只与JVM知道的东西有关。在早期的JVM上，这与对象在内存中的位置有关 - 在其他JVM上，Object可能在内存中移动，因此可以使用更复杂(但仍然非常快)的方案。

相关讨论

大多数本机方法是使用JNI实现的，如其他答案中所述。

但是，性能关键方法(如Object.hashCode)通常实现为内在函数。当字节代码被编译成机器代码时，Java编译器识别方法调用并直接内联适当的代码。这显然比通过JNI获得一个简单的方法要快得多。

许多人会声称Object.hashCode将在内存中返回对象表示的地址。在现代实现中，对象实际上在内存中移动而是使用对象标题的区域来存储该值，该值可以在首次请求该值时从存储器地址延迟地导出。

相关讨论

本机方法主要在C中实现，并编译为直接在机器上运行的本机代码。
这与普通方法形成对比，普通方法在Java中实现并编译为Java字节代码，由Java虚拟机(JVM)执行。

要从Java接口这些方法，您需要使用Java Native Interface(JNI)。

访问低级别的东西通常需要本机代码。在hashCode的情况下，这是内存中对象的地址。我对克隆的猜测是它将原始内存从给定对象复制到克隆对象。本机代码的其他用途是用于访问OS功能或硬件。

使用本机代码的缺点是您失去了JVM的安全性，即您的程序可能会因本机代码中的错误而崩溃或出现安全漏洞。

What are these natives and how do these methods work?

使事情更清晰的最小例子：

Main.java：

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public class Main {
    public native int square(int i);
    public static void main(String[] args) {
        System.loadLibrary("Main");
        System.out.println(new Main().square(2));
    }
}

MAIN.C：

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#include <jni.h>
#include"Main.h"

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Main_square(
    JNIEnv *env, jobject obj, jint i) {
  return i * i;
}

编译并运行：

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sudo apt-get install build-essential openjdk-7-jdk
export JAVA_HOME='/usr/lib/jvm/java-7-openjdk-amd64'
javac Main.java
javah -jni Main
gcc -shared -fpic -o libMain.so -I${JAVA_HOME}/include \
  -I${JAVA_HOME}/include/linux Main.c
java -Djava.library.path=. Main

输出：

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在Ubuntu 14.04上测试过。还使用了Oracle JDK 1.8.0_45。

GitHub上的示例供您玩。

解释：

它允许您：

  • 使用Java中的任意汇编代码调用已编译的动态加载库(此处用C语言编写)
  • 并将结果返回Java

这可以用于：

  • 使用更好的CPU汇编指令(不是CPU便携式)在关键部分编写更快的代码
  • 进行直接系统调用(不是OS便携式)

与低便携性的权衡。

您也可以从C调用Java，但必须首先在C中创建JVM：如何从C ++调用Java函数？

OpenJDK 8中的示例

让我们找到jdk8u60-b27中定义Object#clone的位置。

首先我们发现：

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find . -name Object.java

这导致我们jdk / src / share / classes / java / lang / Object.java＃l212：

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protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

现在是困难的部分，找到克隆在所有间接中的位置。帮助我的查询是：

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find . -iname object.c

可以找到可能实现Object的本机方法的C或C ++文件。它将我们引向jdk / share / native / java / lang / Object.c＃l47：

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static JNINativeMethod methods[] = {
    ...
    {"clone",      "()Ljava/lang/Object;",   (void *)&JVM_Clone},
};

JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_lang_Object_registerNatives(JNIEnv *env, jclass cls)
{
    (*env)->RegisterNatives(env, cls,
                            methods, sizeof(methods)/sizeof(methods[0]));
}

它引导我们到JVM_Clone符号：

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grep -R JVM_Clone

这导致我们到hotspot / src / share / vm / prims / jvm.cpp＃l580：

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JVM_ENTRY(jobject, JVM_Clone(JNIEnv* env, jobject handle))
    JVMWrapper("JVM_Clone");

在扩展了一堆宏之后，我们得出结论，这是定义点。

Java中的本机方法是使用称为JNI的"Java Native Interface"实现的。