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JVM笔记:运行时数据区-本地方法栈

1本地方法栈

  • Java虚拟机栈用于管理Java方法的调用,而本地方法栈用于管理本地方法的调用
  • 本地方法栈,也是线程私有的。
  • 允许被实现成固定或者是可动态拓展的内存大小。(在内存溢出方面是相同的)
    • 如果线程请求分配的栈容量超过本地方法栈允许的最大容量,Java虚拟机将会抛出一个StackOverFlowError异常。
    • 如果本地方法栈可以动态扩展,并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存,或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的本地方法栈,那么java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常。
  • 本地方法是使用C语言实现的
  • 它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法,在Execution Engine执行时加载本地方法库。
  • 当某个线程调用一个本地方法时,它就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界。它和虚拟机拥有同样的权限
    • 本地方法可以通过本地方法接口来 访问虚拟机内部的运行时数据区
    • 它甚至可以直接使用本地处理器中的寄存器
    • 直接从本地内存的堆中分配任意数量的内存
  • 并不是所有的JVM都支持本地方法。因为Java虚拟机规范并没有明确要求本地方法栈的使用语言、具体实现方式、数据结构等。如果JVM产品不打算支持native方法,也可以无需实现本地方法栈。
  • 在hotSpot JVM中,直接将本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

2 本地方法

简单来讲,一个Native Method就是一个java滴啊用非java代码的接口,一个Native Method 是这样一个java方法:该方法的实现由非Java语言实现,比如C。这个特征并非java特有,很多其他的编程语言都有这一机制,比如在C++ 中,你可以用extern “C” 告知C++ 编译器去调用一个C的函数。
在定义一个native method时,并不提供实现体(有些像定义一个Java interface),因为其实现体是由非java语言在外面实现的。
本地接口的作用是融合不同的编程语言为java所用,它的初衷是融合C/C++程序。
标识符native可以与其他所有的java标识符连用,但是abstract除外。

Code
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/**
* 本地方法
*/
public class IHaveNatives {
//abstract 没有方法体
public abstract void abstractMethod(int x);
//native 和 abstract不能共存,native是有方法体的,由C语言来实现
public native void Native1(int x);
native static public long Native2();
native synchronized private float Native3(Object o);
native void Native4(int[] array) throws Exception;
}

3 为什么要使用Native Method

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。

  • 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,如擦偶偶系统或某些硬件交换信息时的情况。本地方法正式这样的一种交流机制: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应用之外的繁琐细节。
  • 与操作系统交互
    JVM支持着java语言本身和运行库,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特性时,我们也需要使用本地方法。
  • Sun’s Java
    Sun的解释器是用C实现的,这使得它能像一些普通的C一样与外部交互。jre大部分是用java实现的,它也通过一些本地方法与外界交互。例如:类java.lang.Thread的setPriority()方法是用Java实现的,但是它实现调用的事该类里的本地方法setPriority0()。这个本地方法是用C实现的,并被植入JVM内部,在Windows 95的平台上,这个本地方法最终将调用Win32 SetProority()API。这是一个本地方法的具体实现由JVM直接提供,更多的情况是本地方法由外部的动态链接库(external dynamic link library)提供,然后被JVM调用。

4 现状

目前该方法的是用越来越少了,除非是与硬件有关的应用,比如通过java程序驱动打印机或者java系统管理生产设备,在企业级应用已经比较少见。因为现在的异构领域间的通信很发达,比如可以使用Socket通信,也可以是用Web Service等等,不多做介绍。

文章作者: foochane
文章链接: https://foochane.cn/article/2020061801.html
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