native關鍵字（本地方法）、 java調用so動態鏈接庫

Java native關鍵字

 一. 什么是Native Method
   簡單地講，一個Native Method就是一個java調用非java代碼的接口。一個Native Method是這樣一個java的方法：該方法的實現由非java語言實現，比如C。這個特征並非java所特有，很多其它的編程語言都有這一機制，比如在C＋＋中，你可以用extern "C"告知C＋＋編譯器去調用一個C的函數。
   "A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code."
   在定義一個native method時，並不提供實現體（有些像定義一個java interface），因為其實現體是由非java語言在外面實現的。，下面給了一個示例：   

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; 
    ......
} 

        標識符native可以與所有其它的java標識符連用，但是abstract除外。這是合理的，因為native暗示這些方法是有實現體的，只不過這些實現體是非java的，但是abstract卻顯然的指明這些方法無實現體。native與其它java標識符連用時，其意義同非Native Method並無差別。

    一個native method方法可以返回任何java類型，包括非基本類型，而且同樣可以進行異常控制。這些方法的實現體可以自制一個異常並且將其拋出，這一點與java的方法非常相似。
    native method的存在並不會對其他類調用這些本地方法產生任何影響，實際上調用這些方法的其他類甚至不知道它所調用的是一個本地方法。JVM將控制調用本地方法的所有細節。

    如果一個含有本地方法的類被繼承，子類會繼承這個本地方法並且可以用java語言重寫這個方法（這個似乎看起來有些奇怪），同樣的如果一個本地方法被fianl標識，它被繼承后不能被重寫。
   本地方法非常有用，因為它有效地擴充了jvm.事實上，我們所寫的java代碼已經用到了本地方法，在sun的java的並發（多線程）的機制實現中，許多與操作系統的接觸點都用到了本地方法，這使得java程序能夠超越java運行時的界限。有了本地方法，java程序可以做任何應用層次的任務。

二.為什么要使用Native Method
   java使用起來非常方便，然而有些層次的任務用java實現起來不容易，或者我們對程序的效率很在意時，問題就來了。
   與java環境外交互：
   有時java應用需要與java外面的環境交互。這是本地方法存在的主要原因，你可以想想java需要與一些底層系統如操作系統或某些硬件交換信息時的情況。本地方法正是這樣一種交流機制：它為我們提供了一個非常簡潔的接口，而且我們無需去了解java應用之外的繁瑣的細節。
   與操作系統交互：
   JVM支持着java語言本身和運行時庫，它是java程序賴以生存的平台，它由一個解釋器（解釋字節碼）和一些連接到本地代碼的庫組成。然而不管怎樣，它畢竟不是一個完整的系統，它經常依賴於一些底層（underneath在下面的）系統的支持。這些底層系統常常是強大的操作系統。通過使用本地方法，我們得以用java實現了jre的與底層系統的交互，甚至JVM的一些部分就是用C寫的，還有，如果我們要使用一些java語言本身沒有提供封裝的操作系統的特性時，我們也需要使用本地方法。
    Sun's Java
    Sun的解釋器是用C實現的，這使得它能像一些普通的C一樣與外部交互。jre大部分是用java實現的，它也通過一些本地方法與外界交互。例如：類java.lang.Thread 的 setPriority()方法是用java實現的，但是它實現調用的是該類里的本地方法setPriority0()。這個本地方法是用C實現的，並被植入JVM內部，在Windows 95的平台上，這個本地方法最終將調用Win32 SetPriority() API。這是一個本地方法的具體實現由JVM直接提供，更多的情況是本地方法由外部的動態鏈接庫（external dynamic link library）提供，然后被JVM調用。

三.JVM怎樣使Native Method跑起來：
    我們知道，當一個類第一次被使用到時，這個類的字節碼會被加載到內存，並且只會回載一次。在這個被加載的字節碼的入口維持着一個該類所有方法描述符的list，這些方法描述符包含這樣一些信息：方法代碼存於何處，它有哪些參數，方法的描述符（public之類）等等。
    如果一個方法描述符內有native，這個描述符塊將有一個指向該方法的實現的指針。這些實現在一些DLL文件內，但是它們會被操作系統加載到java程序的地址空間。當一個帶有本地方法的類被加載時，其相關的DLL並未被加載，因此指向方法實現的指針並不會被設置。當本地方法被調用之前，這些DLL才會被加載，這是通過調用java.system.loadLibrary()實現的。
  
   最后需要提示的是，使用本地方法是有開銷的，它喪失了java的很多好處。如果別無選擇，我們可以選擇使用本地方法。

可以將native方法比作Java程序同Ｃ程序的接口，其實現步驟：
１、在Java中聲明native()方法，然后編譯；
２、用javah產生一個.h文件；
３、寫一個.cpp文件實現native導出方法，其中需要包含第二步產生的.h文件（注意其中又包含了JDK帶的jni.h文件）；
４、將第三步的.cpp文件編譯成動態鏈接庫文件；
５、在Java中用System.loadLibrary()方法加載第四步產生的動態鏈接庫文件，這個native()方法就可以在Java中被訪問了。

具體實現方法可以從網上查找，這里就不寫了

不過，又引出兩個東西：javah.exe命令和JNI

 

自己寫了一個調用VB的DLL的例子，不過還沒寫完，調用函數部分不會寫，只寫了加載DLL的過程

JAVA部分：

public class TestNativeMothod {
    public static void main(String[] args) {
        
        //PROCESS LOGIC
        
    }
    
    public native String callNativeMothod();
    
    static { 
        System.loadLibrary("TestNativeMethodProj");
    }
}

VB部分：

Option Explicit
Public Function callNativeMothod() As String
    callNativeMothod = "This is a method implemented by VB"
End Function

用JNI實現
實例：

創建HelloWorld.java
class HelloWorld
{
private native void print();
public staticvoid main(String[] args)
{
new HelloWorld().print();
}

static
{
System.loadLibrary("HelloWorld");
}
}
注意print方法的聲明，關鍵字native表明該方法是一個原生代碼實現的。另外注意static代碼段的System.loadLibrary調用，這段代碼表示在程序加載的時候，自動加載libHelloWorld.so庫。
編譯HelloWorld.java
在命令行中運行如下命令：
javac HelloWorld.java
在當前文件夾編譯生成HelloWorld.class。
生成HelloWorld.h
在命令行中運行如下命令：
javah -jni HelloWorld
在當前文件夾中會生成HelloWorld.h。打開HelloWorld.h將會發現如下代碼：
/* 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:    print
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_print
(JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
該文件中包含了一個函數Java_HelloWorld_print的聲明。這里面包含兩個參數，非常重要，后面講實現的時候會講到。
實現HelloWorld.c
創建HelloWorld.c文件輸入如下的代碼：
#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include "HelloWorld.h"

JNIEXPORT void JNICALL

Java_HelloWorld_print(JNIEnv *env, jobject obj)
{
printf("Hello World!\n");
}
注意必須要包含jni.h頭文件，該文件中定義了JNI用到的各種類型，宏定義等。
另外需要注意Java_HelloWorld_print的兩個參數，本例比較簡單，不需要用到這兩個參數。但是這兩個參數在JNI中非常重要。
env代表java虛擬機環境，Java傳過來的參數和c有很大的不同，需要調用JVM提供的接口來轉換成C類型的，就是通過調用env方法來完成轉換的。
obj代表調用的對象，相當於c++的this。當c函數需要改變調用對象成員變量時，可以通過操作這個對象來完成。
編譯生成libHelloWorld.so
在Linux下執行如下命令來完成編譯工作：
cc -I/usr/lib/jvm/java-6-sun/include/linux/
-I/usr/lib/jvm/java-6-sun/include/
-fPIC -shared -o libHelloWorld.so HelloWorld.c

或者（我是這樣編譯的） 
gcc -I$JAVA_HOME/include -I$JAVA_HOME/include/linux -fPIC -shared -o libHelloWorld.so HelloWorld.c

在當前目錄生成libHelloWorld.so。注意一定需要包含Java的include目錄（請根據自己系統環境設定），因為Helloworld.c中包含了jni.h。
另外一個值得注意的是在HelloWorld.java中我們LoadLibrary方法加載的是
“HelloWorld”，可我們生成的Library卻是libHelloWorld。這是Linux的鏈接規定的，一個庫的必須要是：lib+庫
名+.so。鏈接的時候只需要提供庫名就可以了。
運行Java程序HelloWorld
大功告成最后一步，驗證前面的成果的時刻到了：
java HelloWorld
如果你這步發生問題，如果這步你收到java.lang.UnsatisfiedLinkError異常，可以通過如下方式指明共享庫的路徑：
java -Djava.library.path='.' HelloWorld
當然還有其他的方式可以指明路徑請參考《在Linux平台下使用JNI》。
我們可以看到久違的“Hello world!”輸出了。