Do czego służy natywne słowo kluczowe w Javie?

Podczas gry tę łamigłówkę (jest to gra z ciekawostkami Java), natrafiłem na nativesłowo kluczowe.

Do czego służy rodzime słowo kluczowe w Javie?

Słowo nativekluczowe jest stosowane do metody, aby wskazać, że metoda jest zaimplementowana w kodzie natywnym przy użyciu JNI (Java Native Interface).

Minimalny możliwy do uruchomienia przykład

Main.java

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

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

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

Skompiluj i uruchom:

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

Wynik:

4

Testowany na Ubuntu 14.04 AMD64. Współpracował również z Oracle JDK 1.8.0_45.

Przykład na GitHub, z którym możesz grać.

Podkreślenia w nazwach pakietów / plików Java muszą być poprzedzane znakami ucieczki _1w nazwie funkcji C, jak wspomniano w: Wywoływanie funkcji JNI w nazwie pakietu Android zawierającej podkreślenie

Interpretacja

native pozwala Ci na:

• wywołać skompilowaną dynamicznie ładowaną bibliotekę (tutaj napisaną w C) z dowolnym kodem asemblera z Javy
• i uzyskaj wyniki z powrotem w Javie

Można to wykorzystać do:

• pisz szybszy kod w krytycznej sekcji z lepszymi instrukcjami montażu procesora (nie przenośny procesor)
• nawiązywać bezpośrednie połączenia systemowe (nieprzenośne dla systemu operacyjnego)

z kompromisem niższej przenośności.

Możliwe jest również wywoływanie Java z C, ale najpierw musisz utworzyć JVM w C: Jak wywoływać funkcje Java z C ++?

Android NDK

W tym kontekście koncepcja jest dokładnie taka sama, z tym wyjątkiem, że do jej skonfigurowania trzeba użyć podstawki Android.

Oficjalne repozytorium NDK zawiera „kanoniczne” przykłady, takie jak aplikacja hello-jni:

• https://github.com/googlesamples/android-ndk/blob/4df5a2705e471a0818c6b2dbc26b8e315d89d307/hello-jni/app/src/main/java/com/example/hellojni/HelloJni.java#L39
• https://github.com/googlesamples/android-ndk/blob/4df5a2705e471a0818c6b2dbc26b8e315d89d307/hello-jni/app/src/main/cpp/hello-jni.c#L27

W was unzipna .apkz NDK na Androida O, widać skompilowane .soktóry odpowiada natywnego kodu pod lib/arm64-v8a/libnative-lib.so.

TODO potwierdź: co więcej, file /data/app/com.android.appname-*/oat/arm64/base.odexmówi, że jest to biblioteka współdzielona, ​​która, jak myślę, jest wstępnie skompilowaną AOT .dex odpowiadającą plikom Java w ART, zobacz także: Co to są pliki ODEX w Androidzie? Więc może Java jest również uruchamiana przez nativeinterfejs?

Przykład w OpenJDK 8

Znajdźmy gdzie Object#clonejest zdefiniowany w jdk8u60-b27.

Dochodzimy do wniosku, że jest on realizowany za pomocą nativepołączenia.

Najpierw znajdujemy:

find . -name Object.java

co prowadzi nas do jdk / src / share / klas / java / lang / Object.java # l212 :

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

Teraz przychodzi trudna część, znalezienie miejsca, w którym klon znajduje się pośród całej pośrednictwa. Zapytanie, które mi pomogło, to:

find . -iname object.c

który znalazłby pliki C lub C ++, które mogłyby implementować rodzime metody Object. Prowadzi nas do jdk / share / native / java / lang / Object.c # l47 :

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]));
}

co prowadzi nas do JVM_Clonesymbolu:

grep -R JVM_Clone

co prowadzi nas do hotspot / src / share / vm / prims / jvm.cpp # l580 :

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

Po rozwinięciu kilku makr dochodzimy do wniosku, że jest to punkt definicji.

Oznacza metodę, że zostanie zaimplementowana w innych językach, a nie w Javie. Współpracuje z JNI (Java Native Interface).

W przeszłości używane były metody rodzime do pisania sekcji krytycznych pod względem wydajności, ale wraz z przyspieszeniem Javy jest to obecnie mniej powszechne. Metody rodzime są obecnie potrzebne, gdy

• Musisz wywołać bibliotekę z Java napisaną w innym języku.

• Musisz uzyskać dostęp do zasobów systemowych lub sprzętowych, które są dostępne tylko z innego języka (zazwyczaj C). W rzeczywistości wiele funkcji systemowych, które współdziałają z rzeczywistym komputerem (na przykład dyskowe i sieciowe IO), może to zrobić tylko dlatego, że wywołują kod natywny.

Zobacz także specyfikację Java Native Interface

Prosto z tym Java Language Specification :

Metoda nativezaimplementowana w kodzie zależnym od platformy, zwykle napisanym w innym języku programowania, takim jak C, C ++, FORTRAN lub język asemblera. Treść nativemetody jest podawana tylko jako średnik, co oznacza, że ​​implementacja została pominięta zamiast bloku.

W odpowiedzi na SLaks nativesłowo kluczowe służy do wywoływania kodu natywnego.

Używał go także GWT do implementacji metod javascript.

funkcje implementujące kod macierzysty są deklarowane jako rodzime.

Java Native Interface (JNI) to platforma programistyczna, która umożliwia uruchamianie kodu Java w maszynie wirtualnej Java (JVM) w celu wywoływania i wywoływania przez aplikacje rodzime (programy specyficzne dla platformy sprzętowej i systemu operacyjnego) oraz biblioteki napisane w inne języki, takie jak C, C ++ i asembler.

http://en.wikipedia.org/wiki/Java_Native_Interface

NATIVE jest modyfikatorem braku dostępu. Można go stosować tylko do METODY. Wskazuje implementację metody lub kodu w zależności od PLATFORMY.

native jest słowem kluczowym w java, które służy do tego, aby niezaimplementowana struktura (metoda) była jak abstrakcyjna, ale byłaby zależna od platformy, takiej jak kod natywny i wykonywana ze stosu natywnego, a nie stosu java.

• native jest słowem kluczowym w Javie, oznacza zależne od platformy.
• native metody działają jako interfejs między Javą ( JNI ) a innymi językami programowania.

Jawa nativeMetoda zapewnia mechanizm wywoływania przez kod Java natywnego kodu systemu operacyjnego z powodów funkcjonalnych lub wydajnościowych.

Przykład:

• java.lang.Rutime ( kod źródłowy na github ) zawiera następującą definicję metody natywnej

606  public native int availableProcessors();
617  public native long freeMemory();
630  public native long totalMemory();
641  public native long maxMemory();
664  public native void gc();

W odpowiednim Runtime.classpliku w OpenJDK, znajdującym się w JAVA_HOME/jmods/java.base.jmod/classes/java/lang/Runtime.class, zawiera te metody i oznacza je za pomocą ACC_NATIVE( 0x0100), a metody te nie zawierają atrybutu Code , co oznacza, że ​​metody te nie mają żadnej logiki kodowania w Runtime.classpliku:

• Metoda 13 availableProcessors: oznaczona jako natywna i bez atrybutu Kod
• Metoda 14 freeMemory: oznaczona jako natywna i bez atrybutu Kod
• Metoda 15 totalMemory: oznaczona jako natywna i bez atrybutu Kod
• Metoda 16 maxMemory: oznaczona jako natywna i bez atrybutu Kod
• Metoda 17 gc: oznaczona jako natywna i bez atrybutu Kod

W rzeczywistości logika kodowania znajduje się w odpowiednim pliku Runtime.c :

42  #include "java_lang_Runtime.h"
43
44  JNIEXPORT jlong JNICALL
45  Java_java_lang_Runtime_freeMemory(JNIEnv *env, jobject this)
46  {
47      return JVM_FreeMemory();
48  }
49
50  JNIEXPORT jlong JNICALL
51  Java_java_lang_Runtime_totalMemory(JNIEnv *env, jobject this)
52  {
53      return JVM_TotalMemory();
54  }
55
56  JNIEXPORT jlong JNICALL
57  Java_java_lang_Runtime_maxMemory(JNIEnv *env, jobject this)
58  {
59      return JVM_MaxMemory();
60  }
61
62  JNIEXPORT void JNICALL
63  Java_java_lang_Runtime_gc(JNIEnv *env, jobject this)
64  {
65      JVM_GC();
66  }
67  
68  JNIEXPORT jint JNICALL
69  Java_java_lang_Runtime_availableProcessors(JNIEnv *env, jobject this)
70  {
71      return JVM_ActiveProcessorCount();
72  }

A te Ckodowanie jest kompilowany do libjava.so(Linux) lub libjava.dllpliku (Windows), znajduje się na JAVA_HOME/jmods/java.base.jmod/lib/libjava.so:

Odniesienie

• Java Native Methods Essentials