Java 基础知识：面向对象编程 3-2 Java 本地方法

2.1 概念

本地方法（Native Method）是用 native 关键字修饰的方法，通常不需要用 Java 语言实现。本地方法允许 Java 代码调用其他语言（如 C/C++）编写的代码。

2.2 JNI：Java Native Interface

JNI（Java Native Interface）是 Java 平台的一部分，从 Java 1.1 开始引入，允许 Java 代码与其他语言编写的代码进行交互。JNI 主要用于以下场景：

• 标准 Java 类库不支持的功能
• 调用已有的 C/C++ 库
• 提高性能，特别是在需要接近硬件或运行次数特别多的方法中

2.2.1 JNI 的优点

• 扩展 Java 功能：可以通过 JNI 调用其他语言编写的库。
• 性能优化：在某些情况下，使用本地代码可以提高性能。

2.2.2 JNI 的缺点

• 跨平台性丧失：本地代码通常不跨平台，需要在不同系统环境下重新编译。
• 安全性降低：本地代码的不当使用可能导致程序崩溃。

2.3 用 C 语言编写本地方法

2.3.1 步骤

1. 编写带有 native 方法的 Java 类，生成 .java 文件。
2. 编译 Java 类，生成 .class 文件。
3. 生成头文件：使用 javah -jni 或 javac -h 生成 .h 文件。
4. 实现本地方法：使用 C/C++ 实现 .h 文件中的方法，生成 .c 或 .cpp 文件。
5. 生成动态链接库：将 C/C++ 编写的文件生成动态链接库（如 .dll 或 .so）。

2.3.2 示例：HelloWorld 程序

1. 编写 Java 类：

   public class HelloJNI {
       static {
           System.loadLibrary("hello"); // 加载动态链接库
       }
   
       public native void sayHello(); // 声明本地方法
   
       public static void main(String[] args) {
           new HelloJNI().sayHello(); // 调用本地方法
       }
   }
   

2. 编译 Java 类：

   javac HelloJNI.java
   

3. 生成头文件：

   javac -h . HelloJNI.java
   

   这将生成 HelloJNI.h 文件。

4. 实现本地方法：

   #include <jni.h>
   #include "HelloJNI.h"
   #include <stdio.h>
   
   JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_sayHello(JNIEnv *env, jobject obj) {
       printf("Hello, JNI!\n");
   }
   

5. 编写编译脚本：

   # compile.sh
   gcc -I"$JAVA_HOME/include" -I"$JAVA_HOME/include/darwin" -dynamiclib -o libhello.dylib HelloJNI.c
   

6. 执行脚本：

   sh compile.sh
   

7. 运行 Java 程序：

   java HelloJNI
   

2.4 JNI 调用 C 的流程图

Java 代码 -> JNI 接口 -> 本地代码 (C/C++)

2.5 native 关键字

• native 用于修饰方法，表示该方法的实现在外部定义，通常用 C/C++ 实现。

• 语法：

  • 修饰方法的位置必须在返回类型之前。
  • 不能用 abstract 修饰，没有方法体。
  • 返回值可以是任意类型。

• native 方法示例

public native void sayHello();

2.6 小结

• JNI 允许 Java 代码与其他语言编写的代码进行交互，扩展了 Java 的功能。
• 本地方法 用 native 关键字修饰，通常用于调用 C/C++ 库或提高性能。
• 注意事项：使用 JNI 会丧失跨平台性，且本地代码的不当使用可能导致程序崩溃。