Java關鍵字(二)——native

　　本篇博客我們將介紹Java中的一個關鍵字——native。

　　native 關鍵字在 JDK 源碼中很多類中都有，在 Object.java類中，其 getClass() 方法、hashCode()方法、clone() 方法等等都是用 native 關鍵字修飾的。

    public final native Class<?> getClass();
    public native int hashCode();
    protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

　　那么為什么要用 native 來修飾方法，這樣做有什么用？

1、JNI：Java Native Interface

　　在介紹 native 之前，我們先了解什么是 JNI。

　　一般情況下，我們完全可以使用 Java 語言編寫程序，但某些情況下，Java 可能會不滿足應用程序的需求，或者是不能更好的滿足需求，比如：

　　①、標准的 Java 類庫不支持應用程序平台所需的平台相關功能。

　　②、我們已經用另一種語言編寫了一個類庫，如何用Java代碼調用？

　　③、某些運行次數特別多的方法代碼，為了加快性能，我們需要用更接近硬件的語言（比如匯編）編寫。

　　上面這三種需求，其實說到底就是如何用 Java 代碼調用不同語言編寫的代碼。那么 JNI 應運而生了。

　　從Java 1.1開始，Java Native Interface (JNI)標准就成為java平台的一部分，它允許Java代碼和其他語言寫的代碼進行交互。JNI一開始是為了本地已編譯語言，尤其是C和C++而設計 的，但是它並不妨礙你使用其他語言，只要調用約定受支持就可以了。使用java與本地已編譯的代碼交互，通常會喪失平台可移植性。但是，有些情況下這樣做是可以接受的，甚至是必須的，比如，使用一些舊的庫，與硬件、操作系統進行交互，或者為了提高程序的性能。JNI標准至少保證本地代碼能工作在任何Java 虛擬機實現下。

　　

　　通過 JNI，我們就可以通過 Java 程序（代碼）調用到操作系統相關的技術實現的庫函數，從而與其他技術和系統交互，使用其他技術實現的系統的功能；同時其他技術和系統也可以通過 JNI 提供的相應原生接口開調用 Java 應用系統內部實現的功能。

　　在windows系統上，一般可執行的應用程序都是基於 native 的PE結構，windows上的 JVM 也是基於native結構實現的。Java應用體系都是構建於 JVM 之上。

　　

　　可能有人會問，Java不是跨平台的嗎？如果用 JNI，那么程序不就將失去跨平台的優點?確實是這樣的。

　　JNI 的缺點：

　　①、程序不再跨平台。要想跨平台，必須在不同的系統環境下重新編譯本地語言部分。

　　②、程序不再是絕對安全的，本地代碼的不當使用可能導致整個程序崩潰。一個通用規則是，你應該讓本地方法集中在少數幾個類當中。這樣就降低了JAVA和C之間的耦合性。

 　　目前來講使用 JNI 的缺點相對於優點還是可以接受的，可能后面隨着 Java 的技術發展，我們不在需要 JNI，但是目前 JDK 還是一直提供對 JNI 標准的支持。

3、用C語言編寫程序本地方法

　　上面講解了什么是 JNI，那么我們接下來就寫個例子，如何用 Java 代碼調用本地的 C 程序。

　　官方文檔如下：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jni/spec/jniTOC.html

　　步驟如下：

　　①、編寫帶有 native 聲明的方法的java類，生成.java文件；(注意這里出現了 native 聲明的方法關鍵字）

　　②、使用 javac 命令編譯所編寫的java類，生成.class文件；

　　③、使用 javah -jni  java類名 生成擴展名為 h 的頭文件，也即生成.h文件；

　　④、使用C/C++（或者其他編程想語言）實現本地方法，創建.h文件的實現，也就是創建.cpp文件實現.h文件中的方法；

　　⑤、將C/C++編寫的文件生成動態連接庫，生成dll文件；

　　下面我們通過一個 HelloWorld 程序的調用來完成這幾個步驟。

　　注意：下面所有操作都是在所有操作都是在目錄：D:\JNI 下進行的。

　　一、編寫帶有 native 聲明的方法的java類

public class HelloJNI {
    //native 關鍵字告訴 JVM 調用的是該方法在外部定義
    private native void helloJNI();
    
    static{
        System.loadLibrary("helloJNI");//載入本地庫
    }
    public static void main(String[] args) {
        HelloJNI jni = new HelloJNI();
        jni.helloJNI();
    }

}

　　用 native 聲明的方法表示告知 JVM 調用，該方法在外部定義，也就是我們會用 C 語言去實現。

　　System.loadLibrary("helloJNI");加載動態庫，參數 helloJNI 是動態庫的名字。我們可以這樣理解：程序中的方法 helloJNI() 在程序中沒有實現，但是我們下面要調用這個方法，怎么辦呢？我們就需要對這個方法進行初始化，所以用 static 代碼塊進行初始化。

　　這時候如果我們直接運行該程序，會報“A Java Exception has occurred”錯誤：

　　

　　二、使用 javac 命令編譯所編寫的java類，生成.class文件

　　

　　執行上述命令后，生成 HelloJNI.class 文件：

　　

　　三、使用 javah -jni  java類名 生成擴展名為 h 的頭文件

　　

　　執行上述命令后，在 D:/JNI 目錄下多出了個 HelloJNI.h 文件：

　　

　　四、使用C語言實現本地方法

　　如果不想安裝visual studio 的，我們需要在 windows平台安裝 gcc。

　　安裝教程如下：http://blog.csdn.net/altland/article/details/63252757

　　注意安裝版本的選擇，根據系統是32位還是64位來選擇。64位點擊下載。

　　安裝完成之后注意配置環境變量，在 cmd 中輸入 g++ -v，如果出現如下信息，則安裝配置完成：

　　

　　接着輸入如下命令：

gcc -m64  -Wl,--add-stdcall-alias -I"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\include" -I"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\include\include\win32" -shared -o helloJNI.dll helloJNI.c

　　-m64表示生成dll庫是64位的。后面的路徑表示本機安裝的JDK路徑。生成之后多了一個helloJNI.dll 文件

　　

　　最后運行 HelloJNI：輸出 Hello JNI! 大功告成。

　　

　　

4、JNI調用C的流程圖

　　

　　圖片引用自：https://www.cnblogs.com/Qian123/p/5702574.html

　　

5、native關鍵字

　　通過上面介紹了那么多JNI的知識，終於到介紹本篇文章的主角——native 關鍵字了。相信大家看完上面的介紹，應該也是知道什么是 native 了吧。

　　native 用來修飾方法，用 native 聲明的方法表示告知 JVM 調用，該方法在外部定義，我們可以用任何語言去實現它。 簡單地講，一個native Method就是一個 Java 調用非 Java 代碼的接口。

　　native 語法：

　　①、修飾方法的位置必須在返回類型之前，和其余的方法控制符前后關系不受限制。

　　②、不能用 abstract 修飾，也沒有方法體，也沒有左右大括號。

　　③、返回值可以是任意類型

　　我們在日常編程中看到native修飾的方法，只需要知道這個方法的作用是什么，至於別的就不用管了，操作系統會給我們實現。

　　

參考文檔：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jni/spec/jniTOC.html　

　　　　　https://www.cnblogs.com/Qian123/p/5702574.html