Java 中的本地方法

原生方法是在 Java 中声明的一个方法，其实际代码在 Java 环境之外运行，通常使用 C、C++ 或汇编语言编写。我们使用 native 关键字来标记一个方法，并且不在 Java 类中提供其方法体。相反，方法体实现在一个单独的库中，并在运行时加载到 Java 应用程序中。

原生方法的使用

• 访问 Java 不直接支持的平台特定功能，例如在 Windows、Linux 或 macOS 上调用原生 API。
• 重用用 C 或 C++ 编写的遗留代码，而无需用 Java 重写。
• 通过用 C 或汇编等低级语言编写速度关键部分来提高性能。

然而，使用原生方法也意味着放弃 Java 的平台可移植性并增加复杂性。

原生方法的特性

• 非平台独立： Java 是平台无关的，以其“一次编写，随处运行”的理念而闻名。但是，如果我们使用原生方法，我们的应用程序将变得平台相关——我们需要为 Windows、Linux、Mac 等系统准备单独的库。
• 不能是抽象或 Strictfp： 原生方法不能是抽象的（因为它们没有方法体）。 此外，我们不能对原生方法使用 strictfp，因为浮点数的精度由原生代码处理。
• 使用 JNI (Java Native Interface) 实现： Java 使用一种称为 JNI 的技术将 Java 代码与原生代码连接起来。JNI 允许 Java 调用用 C 或 C++ 编写的函数，并在原生代码中处理 Java 对象。
• 连接 Java 与其他语言（如 C 或 C++）： 原生方法充当 Java 和其他编程语言之间的桥梁。当我们需要使用 Java 不直接支持的功能时，例如系统级硬件或旧的 C 库，它会很有用。

使用 native 关键字

原生方法用 native 关键字标记。它告诉 Java：“这个方法的实际代码不是用 Java 编写的。”

示例

原生方法在 Java 中没有代码块——只有声明。逻辑是用另一种语言编写的，所以 Java 代码中没有 {}。

示例

存储在外部库中（.dll、.so、.dylib）

实际的原生代码保存在外部文件中

• .dll 在 Windows 上
• .so 在 Linux 上
• .dylib 在 macOS 上

这些被称为共享库，Java 在运行时使用 System.loadLibrary("name") 加载它们。

在 Java 中实现原生方法

步骤 1：编写 Java 类并声明原生方法

这个 Java 程序使用了一个原生方法，这意味着该方法是用另一种语言（如 C）编写的，而不是用 Java 编写的。sayHello() 方法被标记为 native，在 Java 中没有代码。相反，Java 使用 System.loadLibrary() 加载一个名为“hello”的原生库。当程序运行时，它会调用 sayHello() 方法，Java 会查找并运行原生 C 库中的实际代码。当我们需要 Java 与用其他语言编写的代码协同工作时，这很有用。

步骤 2：在 C 中实现原生方法 (Main.c)

这段 C 代码用于使用 JNI (Java Native Interface) 将 Java 程序与原生 C 代码连接起来。它包含了三个头文件：

• jni.h： 它允许 Java 和 C 交互，
• stdio.h： 用于 printf() 函数，
• Main.h： 它由 Java 类自动生成，包含正确的函数签名。

Java_Main_sayHello 函数由 Java 调用，以便 Java 知道要链接哪个函数。当 Java 运行此方法时，它会使用 printf 在控制台打印“Hello from native C code!”。这表明 Java 程序已成功调用并运行了原生 C 代码。

步骤 3：编译 Java 代码并生成头文件

此命令将 Java 文件编译为 .class 文件，并自动为原生方法生成一个 .h 头文件。

步骤 4：编译 C 文件

我们使用 gcc 编译器（来自 MinGW）将 C 文件转换为 Java 可以使用的 .dll 文件。在运行命令之前，我们设置 JAVA_HOME 路径，以便编译器知道 Java 的头文件在哪里。

它会生成一个名为 hello.dll 的文件。

步骤 5：运行 Java 程序

输出

解释

当我们运行 Java 程序时，它会在屏幕上显示消息“Hello from native C code!”。此消息来自 C 代码，而不是来自 Java，这意味着 Java 成功找到并加载了 hello.dll，并通过 JNI 调用了原生方法。

原生方法的优点

1. 更高的性能： 对于图像处理、加密或大型计算等任务，Java 可能会比较慢。原生代码（C/C++）在这些操作中运行速度更快。因此，当性能很重要时，使用 JNI 可以使我们的程序更快、更有效。
2. 使用现有的 C/C++ 代码（遗留代码）： 如果我们有大量用 C 或 C++ 编写的代码，则无需在 Java 中重写。JNI 允许我们在 Java 程序中重用这些代码。这可以节省时间和精力，特别是对于经过充分测试的原生库。

原生方法的缺点

1. 更复杂的管理： 使用 JNI 意味着要处理两种语言——Java 和 C/C++。我们还需要处理头文件、原生编译器（如 GCC）和构建工具。这增加了额外的设置，并增加了出错的可能性，特别是对于初学者。
2. 内存管理风险： Java 使用垃圾回收器自动管理内存，但原生代码（C/C++）则不。
3. 安全问题： Java 被设计为安全的，但原生代码可能存在错误或漏洞。如果在原生部分发生任何问题（如缓冲区溢出），可能会影响整个应用程序。

结论

我们在 Java 中使用原生方法，这是一种与 C 或 C++ 等其他语言结合的明智方式。但它也会使程序更复杂且可移植性降低。Java 无法管理原生代码中的内存或安全性，因此我们必须谨慎。总之，原生方法功能强大，但应仅在真正需要时使用。

下载 Java 原生方法程序.zip

Java 原生方法选择题

1. 为什么我们应该在 Java 程序中使用原生方法？

1. 使程序更难维护
2. 避免使用内存
3. 重用现有的 C/C++ 代码或访问系统级功能
4. 简化调试

2. Java 中的 native 关键字表示什么？

1. 该方法是从另一个类继承的
2. 该方法是用另一种编程语言（如 C 或 C++）实现的。
3. 该方法是抽象的
4. 该方法是静态的

3. 使用原生方法的一个缺点是什么？

1. 它们使 Java 在所有情况下都更快
2. 它们提高了跨平台的便携性
3. 它们易于调试
4. 它们降低了平台独立性，并且更难维护

4. 用于供 Java 使用的原生代码创建的文件类型是什么？

1. .java
2. .class
3. .dll, .so, .dylib
4. .exe

5. Java 的垃圾收集器管理原生代码中的内存？

1. 不能
2. 是的
3. 仅在 Windows 上
4. 仅用于静态方法