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  • [zz] 深入java虚拟机之本地方法

    转自:http://blog.csdn.net/sunxiaosunxiao/article/details/6829899

    本地方法就是直接和硬件打交道的一个软件模块,由虚拟机来执行调用。当我们的JAVA应用程序声明了本地方法就会通过虚拟就调用本地方法,本地方法中主要是实现一些对硬件的处理。

    一、为什么会有本地方法呢?它的作用是什么?

    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很在意时,问题就来了。
    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(underneath在下面的)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,如果我们要使用一些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。

    还有其它和硬件有关的操作都是通过本地方法来实现的。

    二、JVM怎样使Native Method跑起来
           我们知道,当一个类第一次被使用到时,这个类的字节码会被加载到内存,并且只会回载一次。在这个被加载的字节码的入口维持着一个该类所有方法描述符的list,这些方法描述符包含这样一些信息:方法代码存于何处,它有哪些参数,方法的描述符(public之类)等等。
          如果一个方法描述符内有native,这个描述符块将有一个指向该方法的实现的指针。这些实现在一些DLL文件内,但是它们会被操作系统加载到java程 序的地址空间。当一个带有本地方法的类被加载时,其相关的DLL并未被加载,因此指向方法实现的指针并不会被设置。当本地方法被调用之前,这些DLL才会 被加载,这是通过调用java.system.loadLibrary()实现的

    三、实现本地方法的实例(该实例我是从网上看得)

    1.装入和链接本地方法

    本Java程序的作用是使用一个本地方法print(),代替Java类库中的打印方法System.out.println()。

    public class HelloWorld {

    private native String print(String s);

    public static void main(String[] args) {

    String s= new String("HelloWorld");

    newHelloWorld().print(s);

    }

    static {

    System.loadLibrary("lib—native.dll ");

    }

    }

    当Java程序运行开始时,调用Java API类库中System类的方法load()装入一个平台相关的本地库,传递给System.load的参数是一个库名,程序员可以用单个库去存储任意 数目的类所需要的本地方法。这时虚拟机内部为每个类装入器维持了一个列表,存放已经装入的本地库。如果下层的操作系统不支持动态链接,本地方法库必须预先 链接到虚拟机上。意识是说通过应用程序把本地方法的库加载到虚拟机中。

    2. 编写本地方法
      先给出编写本地方法的例子:
    #include <jni.h>

     

    //该头文件是执行命令 javah HelloWord 生成的。

    #include <stdio.h>
    void JavaHelloWorldprint(JNIEnv *env, jobject obj, jstring jstr)
    {
     char *strcopy;
     const char *strchars;
     int strlength;
     
     strchars = (*env)->GetStringUTFChars(env, jstr, NULL);
     
     strlength = (*env)->GetStringUTFLength(env, jstr) + 1;
     strcopy = (char*) malloc(strlength * sizeof(char));
     strncpy(strcopy, strchars, strlength);
     
     (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstr, strchars);
     
     strcopy[strlength-1] = 0;
     printf("%s", strcpy);
     return;
    }

    本地方法的第一个参数是JNI 接口指针,接口指针指向一个指针数组,数组的每个元素指向一个接口函数。本地代码通过调用JNI接口函数访问Java 虚拟机的特定功能。接口指针的结构如图2所示。

     学习JCVM之一本地方法

     

    第二个参数取决于此方法是静态还是非静态。非静态本地方法的第二个参数是调用本地方法Java类所属对象,静态方法的第二个参数则是调用本地方法Java类。剩下的参数(以对象形式表示)和通常的Java方法参数一致。本地方法将结果通过返回值传递给调用它的程序。

    3、在动态库或静态库中解析本地方法
      动态链接器的解析完全基于本地方法的名字。本地方法的名字由下面几部分组成:
      .前缀 Java
      .类名全称
      .下划线的分隔符
      .方法名
      .为了重载本地方法(同名的本地方法但参数不同),两个 "——"后跟参数的签名。
      当虚拟机检查到Java程序中本地方法的关键字native时,立即为本地方法在本地库中检查相匹配的本地方法名。首先检查一个短名,即不带参数类型 的名字。然后检查长名(当一个本地方法重载另一个本地方法时)。如果一个本地方法和另一个非本地方法同名,是允许的。非本地方法不驻留在本地库中。
      当虚拟机到本地库中检测到相匹配的本地方法名后,随即获得与本地方法名相对应的本地函数的地址(本地方法的代码段),执行本地库中相关本地函数, 将本地函数返回值进行保存。

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