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12、JVM 实战 - 本地方法栈

本地方法

本地方法：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，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。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。

public class IHaveNatives {
   
     
	public native void methodNative1 ( int X ) ;
	public native static long methodNative2 () ;
	private native synchronized float methodNative3( object 0 ) ;
	native void methodNative4 ( int[] ary ) throws Exception ;
}

标识符native可以与所有其它的java标识符连用，但是abstract除外。

使用Native Method的原因

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要求很高，故使用Native Method。

1、 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。

2、 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–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。

（其中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。现在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。）

本地方法栈(Native Method Stack)

Java虚拟机栈用于管理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。而本地方法栈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。
  • 如果本地方法栈可以动态扩展，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虛拟机将会抛出一个OutOfMemoryError 异常。

本地方法是使用C语言实现的。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。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。