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一. 什麼是 native Method
簡單地講，一個 native Method 就是一個java調用非java代碼的接口。一個 native Method 是這樣一個java的方法：該方法的實現由非java語言實現，比如C。這個特徵並非java所特有，很多其它的編程語言都有這一機制，比如在C++中，你可以用extern "C"告知C++編譯器去調用一個C的函數。
"A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code."
在定義一個 native Method 時，並不提供實現體（有些像定義一個java interface），因爲其實現體是由非java語言在外面實現的(通常是C或C++等)。例如：
1 package java.lang; 2 3 public class Object { 4 ...... 5 public final native Class<?> getClass(); 6 public native int hashCode(); 7 protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException; 8 public final native void notify(); 9 public final native void notifyAll(); 10 public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException; 11 ...... 12 }
標識符 native 可以與所有其它的java標識符連用，但是abstract除外。這是合理的，因爲 native 暗示這些方法是有實現體的，只不過這些實現體是非java的，但是abstract卻顯然的指明這些方法無實現體。 native 與其它java標識符連用時，其意義同非 native Method 並無差別。
一個 native Method 方法可以返回任何java類型，包括非基本類型，而且同樣可以進行異常控制。這些方法的實現體可以自制一個異常並且將其拋出，這一點與java的方法非常相似。
native Method 的存在並不會對其他類調用這些本地方法產生任何影響，實際上調用這些方法的其他類甚至不知道它所調用的是一個本地方法。JVM將控制調用本地方法的所有細節。
如果一個含有本地方法的類被繼承，子類會繼承這個本地方法並且可以用java語言重寫這個方法（這個似乎看起來有些奇怪），同樣的如果一個本地方法被 final 標識，它被繼承後不能被重寫。
本地方法非常有用，因爲它有效地擴充了jvm，事實上，我們所寫的java代碼已經用到了本地方法，在sun的java的併發（多線程）的機制實現中，許多與操作系統的接觸點都用到了本地方法，這使得java程序能夠超越java運行時的界限。有了本地方法，java程序可以做任何應用層次的任務。
二. 爲什麼要使用 native Method
java使用起來非常方便，然而有些層次的任務用java實現起來不容易，或者我們對程序的效率很在意時，問題就來了。
1. 與java環境外交互：
有時java應用需要與java外面的環境交互。這是本地方法存在的主要原因，你可以想想java需要與一些底層系統如操作系統或某些硬件交換信息時的情況。本地方法正是這樣一種交流機制：它爲我們提供了一個非常簡潔的接口，而且我們無需去了解java應用之外的繁瑣的細節。
2. 與操作系統交互：
JVM支持着java語言本身和運行時庫，它是java程序賴以生存的平臺，它由一個解釋器（解釋字節碼）和一些連接到本地代碼的庫組成。然而不管怎樣，它畢竟不是一個完整的系統，它經常依賴於一些底層（underneath在下面的）系統的支持。這些底層系統常常是強大的操作系統。通過使用本地方法，我們得以用java實現了jre的與底層系統的交互，甚至JVM的一些部分就是用C寫的，還有，如果我們要使用一些java語言本身沒有提供封裝的操作系統的特性時，我們也需要使用本地方法。
3. Sun's Java
Sun的解釋器是用C實現的，這使得它能像一些普通的C一樣與外部交互。jre大部分是用java實現的，它也通過一些本地方法與外界交互。例如：類java.lang.Thread 的 setPriority()方法是用java實現的，但是它實現調用的是該類裏的本地方法setPriority0()。這個本地方法是用C實現的，並被植入JVM內部，在Windows 95的平臺上，這個本地方法最終將調用Win32 SetPriority() API。這是一個本地方法的具體實現由JVM直接提供，更多的情況是本地方法由外部的動態鏈接庫（external dynamic link library）提供，然後被JVM調用。
三. JVM怎樣使 native Method 跑起來
我們知道，當一個類第一次被使用到時，這個類的字節碼會被加載到內存，並且只會回載一次。在這個被加載的字節碼的入口維持着一個該類所有方法描述符的list，這些方法描述符包含這樣一些信息：方法代碼存於何處，它有哪些參數，方法的描述符（public之類）等等。
如果一個方法描述符內有 native, 這個描述符塊將有一個指向該方法的實現的指針。這些實現在一些DLL文件內，但是它們會被操作系統加載到java程序的地址空間。當一個帶有本地方法的類被加載時，其相關的DLL並未被加載，因此指向方法實現的指針並不會被設置。當本地方法被調用之前，這些DLL纔會被加載，這是通過調用System.loadLibrary()實現的。
最後需要提示的是，使用本地方法是有開銷的，它喪失了Java的很多好處。如果別無選擇，我們可以選擇使用本地方法。
可以將native方法比作Java程序同Ｃ程序的接口，其實現步驟爲：
- 在Java中聲明 native方法，然後編譯；
- 用javah產生一個.h文件；
- 寫一個.cpp文件實現 native 導出方法，其中需要包含第二步產生的.h文件（注意其中又包含了JDK帶的jni.h文件）；
- 將第三步的.cpp文件編譯成動態鏈接庫文件；
- 在Java中用 System.loadLibrary()方法加載第四步產生的動態鏈接庫文件，這個 native方法就可以在Java中被訪問了。(實際上已經在第1步的Java代碼上提前寫進去了)
四. Native關鍵字示例：Java調用C語言本地庫
代碼功能：Java與C語言混合編程，實現兩個數字相加。即在Java的類中聲明 native 方法，而具體實現由C語言完成。
4.1 Java程序編寫：
1 //fileName: TestAdd 2 public class TestAdd 3 { 4 public static void main(String[] args) 5 { 6 System.loadLibrary("NativeAdd");//加載由C編譯器生成的DLL文件。 7 8 NativeAdd na = new NativeAdd(); 9 System.out.println("3 + 4 = " + na.add(3, 4)); 10 } 11 } 12 13 class NativeAdd 14 { 15 public native int add(int x, int y); 16 }
上面這段代碼中 System.loadLibrary("NativeAdd"); 加載了動態類庫，在Windows下加載的就是NativeAdd.dll，在Linux中加載的就是libNativeAdd.so，本文使用的Windows，所以後面使用NativeAdd.dll來表示NativeAdd動態鏈接庫。注意不可以在代碼中寫上擴展名.dll或者.so，還要保證NativeAdd.dll在path路徑中, 或者在與.class文件在同一個文件夾中，否則無法加載動態鏈接庫。這個NativeAdd.dll是我們後面需要編譯出來的東西.
使用命令行 javac TestAdd.java 可以看到生成文件TestAdd.class文件和NativeAdd.class文件，不過現在還不能運行TestAdd.class，因爲我們還沒有生成NativeAdd.dll，下面介紹如何生成NativeAdd.dll文件。
4.2 使用javah生成頭文件
使用命令行 javah NativeAdd 生成NativeAdd.h，注意此處不能寫成 javah TestAdd ，因爲我們使用 native 關鍵字修飾的方法在NativeAdd類中，而不是TestAdd類中。也就是說：native 關鍵字修飾的方法在那個類中，就使用javah命令生成對應的頭文件，然後使用C語言實現這個方法。
執行完上面的命令之後，可以自動生成一個新文件：NativeAdd.h，代碼如下：
1 /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ 2 #include <jni.h> 3 /* Header for class Add */ 4 5 #ifndef _Included_Add 6 #define _Included_Add 7 #ifdef __cplusplus 8 extern "C" { 9 #endif 10 /* 11 * Class: Add 12 * Method: add 13 * Signature: (II)I 14 */ 15 JNIEXPORT jint JNICALL Java_Add_add 16 (JNIEnv *, jobject, jint, jint); 17 18 #ifdef __cplusplus 19 } 20 #endif 21 #endif
我們可以看到其中有一個函數聲明 JNIEXPORT jint JNICALL Java_Add_add (JNIEnv *, jobject, jint, jint); ，這個頭文件我們不用管也不用做任何修改，他是有JNI(Java Native Interface)自動生成的，我們要做的就是編寫這個函數的函數體。
4.3 實現頭文件中的函數
這裏以C語言爲例，介紹如何實現上面的函數，並生成DLL文件。
4.3.1 創建DLL工程
打開VC++6.0，執行：文件-->新建-->工程-->Win32 Dynamic-Link Library，輸入工程名NativeAdd，選擇工程路徑到適當位置-->創建一個空的DLL工程。
4.3.2 創建.c文件
執行：文件-->新建-->文件-->C/C++Source File，輸入文件名爲NativeAdd.c，注意這裏最好加上擴展名爲.c，否則默認爲.cpp文件，我們是使用C語言實現頭文件中聲明的函數，而非C++，爲避免不必要的問題，最後還是加上擴展名.c，以免編譯出錯。
4.3.3 添加頭文件
這裏需要添加的頭文件有三個，分別是：NativeAdd.h, jni.h, jni_md.h，其中NativeAdd.h是我們剛纔使用javah命令生成的，jni.h在 \Java\jdk1.8.0_05\include ，jni.md_h在 \Java\jdk1.8.0_05\include\win32 。將這兩個文件拷貝到工程文件夾中。右擊Header File-->添加文件到目錄，選擇我們剛剛拷貝進來的三個頭文件NativeAdd.h, jni.h, jni_md.h。
4.3.4 編寫C程序
代碼如下：即將頭文件的函數聲明拷貝到c文件中，添加形參，編寫函數體將函數實現即可。然後保存編譯運行，即可在Debug文件夾下即生成NativeAdd.dll文件
1 #include <stdio.h> 2 #include "NativeAdd.h" 3 4 JNIEXPORT jint JNICALL Java_NativeAdd_add 5 (JNIEnv * env, jobject obj, jint x, jint y) 6 { 7 return x + y; 8 }
4.4 運行Java程序，調用DLL文件。
將上一步驟中的NativeAdd.dll文件拷貝到TestAdd.class所在的文件中。注意dll的文件名要與Java代碼中 System.loadLibrary("NativeAdd"); 保持一致。如果不一致可以自己修改文件名。
執行命令號 java TestAdd 即可看到運行輸出結果爲7，即:3 + 4 = 7。
五. 使用批處理文件編譯運行程序
批處理(Batch)，也稱爲批處理腳本。批處理就是對某對象進行批量的處理，通常被認爲是一種簡化的腳本語言，它應用於DOS和Windows系統中。批處理文件的擴展名爲.bat 。批處理文件的編寫非常簡單，只是相當於把DOS命令行的指令一條條的寫到一個文本文件中，然後修改文本文件的擴展名爲.bat。雙擊運行會自動用DOS窗口打開並依次執行批處理文件中的指令。
1 echo 清理以前生成的文件 2 del *.class 3 del *.dll 4 del *.exp 5 del *.lib 6 del *.obj 7 del *.h 8 9 pause 10 11 echo 編譯java文件並生成.h文件 12 javac TestAdd.java 13 javah NativeAdd 14 15 pause 16 17 echo 生成.dll文件 18 cl -I "%JAVA_HOME%\include" -I "%JAVA_HOME%\include\win32" -LD NativeAdd.c -FeNativeAdd.dll 19 20 echo 運行 21 java TestAdd 22 23 pause
文件名build&run.bat，用到了幾個批處理命令，這裏解釋一下這個批處理文件的意思。
- echo 命令：將echo後面跟的內容輸出到DOS窗口中，起到提示作用，相當於C中的printf。
- del 命令：刪除文件，*.class表示刪除所有的class文件，在編譯運行前我們先刪除上次編譯生成的文件，以免對本次編譯運行結果的產生干擾。
- pause 命令：批處理暫停，在屏幕輸出"按任意鍵繼續..."，按任意鍵可以繼續執行批處理文件。
- cl 命令：VC編譯器，在DOS下輸入cl會打印相關信息。-I 指定頭文件的搜索路徑，注意路徑要用""，這裏指定的分別是jni.h和jni_md.h所在的路徑。-LD 表示創建一個動態連接庫。-Fe 設置最終可執行文件的存放路徑及（或）文件名。
有個這個批處理文件，我們就不用使用VC創建工程的方法去生成dll文件了，而是直接使用批處理文件中的cl命令。只需要將build&run.bat，TestAdd.java，NativeAdd.c這三個文件放到同一個文件夾中，雙擊運行bat文件，批處理文件會完成上面的命令。
參考： Java的native關鍵字