Java基础篇之什么是本机方法

尽管这种情况极少发生，你也许希望调用不是用Java语言写的子程序。通常，这样的子程序是CPU的或是你所工作环境的执行代码——也就是说，本机代码。例如，你希望调用本机代码子程序来获得较快的执行时间。

或者，你希望用一个专用的第三方的库，例如统计学包。然而，因为Java程序被编译为字节码，字节码由Java运行时系统解释（或动态编译），看起来在Java程序中调用本机代码子程序是不可能的。幸运的是，这个结论是错误的。

Java提供了native关键字，该关键字用来声明本机代码方法。一旦声明，这些方法可以在Java程序中被调用，就像调用其他Java方法一样。

为声明一个本机方法，在该方法之前用native修饰符，但是不要定义任何方法体。例如：

public native int meth() ;

声明本机方法后，必须编写本机方法并要执行一系列复杂的步骤使它与Java代码链接。

很多本机方法是用C写的。把C代码结合到Java 程序中的机制是调用Java Native Interface (JNI)。该方法学由Java 1.1创建并在Java 2中增强。（Java 1.0是用不同的方法，该方法已经过时），关于JNI的详尽描述超出了本书的范围。但是下面的描述为多数应用程序提供了足够的信息。

理解该过程的最简单的方法是完成一个例子。开始，输入下面的短程序，该程序使用了一个名为test( )的native方法。

// A simple example that uses a native method.
public class NativeDemo { int i; public static void main(String args[]) { NativeDemo ob = new NativeDemo(); ob.i = 10; System.out.println("This is ob.i before the native method:" + ob.i); ob.test(); // call a native method System.out.println("This is ob.i after the native method:" + ob.i); } // declare native method public native void test() ; // load DLL that contains static method static { System.loadLibrary("NativeDemo"); }
}

注意test( )方法声明为native且不含方法体。简而言之这是我们用Ｃ语言实现的方法。同时注意static块。像本书前面解释过的，一个static块仅在程序开始执行时执行（更为简单的说，当它的类被加载时执行）。这种情况下，它用来加载包含本地执行方法test( )的动态链接库（你不久就会看到怎样创建这个库）。

该库由loadLibrary( )方法加载。loadLibrary( )方法是System类的组成单元。它的一般形式为：

static void loadLibrary(String filename)

这里，filename是指定保存该库文件名的字符串。在Windows环境下，该文件的扩展名为.DLL。

写完程序后，编译它生成NativeDemo.class。然后，你必须用javah.exe生成一个文件：NativeDemo.h（javah.exe包含在JDK中）。在执行test( )时你要包含NativeDemo.h。
为生成NativeDemo.h，用下面的命令：

javah -jni NativeDemo

该命令生成名为NativeDemo.h的头文件。该文件必须包含在实现test()的C文件中。该命令的输出结果如下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class NativeDemo */
#ifndef _Included_NativeDemo
#define _Included_NativeDemo
#ifdef _ _cplusplus
extern "C" {
#endif
/* * Class: NativeDemo * Method: test * Signature: ()V */
JNIEXPORT void JNICALL Java_NativeDemo_test (JNIEnv *, jobject);
#ifdef _ _cplusplus
}
#endif
#endif

请特别注意下面一行，该行定义了所要创建的test( )函数的原型：

JNIEXPORT void JNICALL Java_NativeDemo_test(JNIEnv *, jobject);

注意函数的名称是Java_NativeDemo_test( )。调用本机函数你必须用这样的名字。也就是说，不是生成一个名为test( )的C函数，而是创建一个名为Java_NativeDemo_test( )函数。

加入前缀NativeDemo是因为它把test( )方法作为NativeDemo类的一部分。

记住，其他类可以定义它们自己的与NativeDemo定义的完全不同的本地test( )方法。前缀中包括类名的方法解决了区分不同版本的问题。作为一个常规方法，给本机函数取名，前缀中必须包括声明它们的类名。

生成了必备的头文件后，可以编写test( )执行文件并把它存在一个名为NativeDemo.c的文件中：

/* This file contains the C version of the test() method.
*/
#include <jni.h>
#include "NativeDemo.h"
#include <stdio.h>
JNIEXPORT void JNICALL Java_NativeDemo_test(JNIEnv *env, jobject obj)
{ jclass cls; jfieldID fid; jint i; printf("Starting the native method.\n"); cls = (*env)->GetObjectClass(env, obj); fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "i", "I"); if(fid == 0) { printf("Could not get field id.\n"); return; } i = (*env)->GetIntField(env, obj, fid); printf("i = %d\n", i); (*env)->SetIntField(env, obj, fid, 2*i); printf("Ending the native method.\n");
}

注意此文件包含具有接口信息的jni.h文件。该文件由你的Java 编译器提供。头文件NativeDemo.h预先已由javah创建。

该函数中，GetObjectClass( )方法用来获得一个含有NativeDemo类信息的C结构。GetFieldID( )方法返回一个包含该类域名“i”信息的C结构。GetIntField()检索该域原来的值。SetIntField( )存储该域的一个更新值（别的处理其他数据类型的方法参看文件jni.h）。

生成NativeDemo.c文件后，必须编译它生成一个DLL文件。用微软C/C++编译器来做，使用下面的命令行：

Cl /LD NativeDemo.c

它生成了一个名为NativeDemo.dll的文件。该步骤完成，你可以执行Java 程序。该程序输出如下：

This is ob.i before the native method: 10
Starting the native method.
i = 10
Ending the native method.
This is ob.i after the native method: 20

使用native的特殊环境是依赖于实现和环境的。而且，与JAVA代码接口的指定方式必须改变。你必须仔细考虑完成你Java开发系统文件的本机方法。

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