Java中的本地实现是什么？

Question

如果我们查看Java Object类，我们可以找到一些方法，例如：

public native int hashCode()
protected native Object clone()

这些本地方法是什么，这些方法如何工作？

- Dinesh Simkhada

Answer 1

这些方法要么是内在的，要么是在Java之外以“本机”代码编写的，即特定于给定的机器。

你提到的那些方法是内在的并且是JDK的一部分，但是你也可以使用Java Native Interface (JNI)编写自己的本机方法。通常会使用C来编写这些方法，但许多其他语言（如Python）也可以轻松地使用这种方式编写方法。以这种方式编写代码是为了性能，或者因为它需要访问平台特定的基础设施，这不能在纯Java中完成。

在hashcode()的情况下，这是由JVM实现的。这是因为哈希码通常与JVM所知道的某些内容相关。在早期的JVM上，这与对象在内存中的位置有关 - 在其他JVM上，对象可能会移动到内存中，因此可能会使用更复杂（但仍然非常快速）的方案。

- Nick Fortescue

---

JVM实现了hashcode()方法，为什么它需要是native的？这里的intrinsic具体指什么意思？如果hashcode()方法由JVM实现，为了提高其性能，可以将其声明为本地(native)方法。在Java中，本地方法是使用非Java语言（如C或C++）编写的方法，可以通过Java Native Interface（JNI）调用。而"intrinsic"则指在JVM内部自带的一些方法，例如Object类的hashCode()方法就是一个intrinsic方法，因为它可以直接由JVM处理而无需使用JNI调用外部代码。 - Geek

他所说的内在意味着是JDK的一部分。您不会为本机调用提供自己的（外在的）实现。我认为这个术语并不标准，但他的意思非常清楚。在这个例子中，hashcode()是本地的，正如发布者解释的那样，因此可以使用一些对JVM（用C/C++编写）内部的功能。如果您在Java中编写了hashcode()，您将无法仅仅哈希其地址；Java没有地址！使用本地允许对代码的这个常见部分进行高效和实用的解决方案（以读者理解为代价）。 - user2183336

Answer 2

大多数本地方法都是使用JNI实现的，就像其他答案中提到的那样。

然而，诸如Object.hashCode之类的性能关键方法通常被实现为内置函数。当字节码编译成机器码时，Java编译器会识别方法调用并直接内联适当的代码。这显然比通过JNI调用一个微不足道的方法要快得多。

许多人声称Object.hashCode将返回内存中对象表示的地址。在现代实现中，对象实际上会在内存中移动。相反，对象头的一部分用于存储该值，该值可能在第一次请求该值时从内存地址懒洋洋地推导出来。

- Tom Hawtin - tackline

---

请访问以下链接以获取更多详细信息：https://dev59.com/r2Yr5IYBdhLWcg3wNHqh#13860488 - Damian Leszczyński - Vash

Answer 3

这些本地方法是什么？它们是如何工作的？

以下是最小示例，以便更清楚：

Main.java:

public class Main {
    public native int square(int i);
    public static void main(String[] args) {
        System.loadLibrary("Main");
        System.out.println(new Main().square(2));
    }
}

Main.c:

->

Main.c:

#include <jni.h>
#include "Main.h"

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Main_square(
    JNIEnv *env, jobject obj, jint i) {
  return i * i;
}

编译并运行:

sudo apt-get install build-essential openjdk-7-jdk
export JAVA_HOME='/usr/lib/jvm/java-7-openjdk-amd64'
javac Main.java
javah -jni Main
gcc -shared -fpic -o libMain.so -I${JAVA_HOME}/include \
  -I${JAVA_HOME}/include/linux Main.c
java -Djava.library.path=. Main

输出:

4

在Ubuntu 14.04上测试通过。同时也适用于Oracle JDK 1.8.0_45。

有一个GitHub示例供您使用。

解释:

它允许您：

• 从Java中以任意汇编代码调用已编译的动态加载库（此处使用C编写）
• 将结果返回到Java中

这可以用于：

• 在临界区编写更快的代码，使用更好的CPU汇编指令（不是CPU可移植的）
• 进行直接系统调用（不是操作系统可移植的）

代价是较低的可移植性。

您还可以从C中调用Java，但必须首先在C中创建JVM：如何从C++调用Java函数？

以OpenJDK 8为例

让我们找出在jdk8u60-b27中定义了Object#clone的位置。

首先我们找到：

find . -name Object.java

这导致我们来到jdk/src/share/classes/java/lang/Object.java#l212：

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

现在来到了最困难的部分，找出所有间接引用中clone所在的位置。帮助我的查询语句是：

find . -iname object.c

这将找到实现Object本地方法的C或C++文件。它将我们引导到jdk/share/native/java/lang/Object.c#l47:

static JNINativeMethod methods[] = {
    ...
    {"clone",       "()Ljava/lang/Object;",   (void *)&JVM_Clone},
};

JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_lang_Object_registerNatives(JNIEnv *env, jclass cls)
{
    (*env)->RegisterNatives(env, cls,
                            methods, sizeof(methods)/sizeof(methods[0]));
}

这将引导我们到JVM_Clone符号：

grep -R JVM_Clone

这导致我们跳转到 hotspot/src/share/vm/prims/jvm.cpp#l580：

JVM_ENTRY(jobject, JVM_Clone(JNIEnv* env, jobject handle))
    JVMWrapper("JVM_Clone");

在扩展了一堆宏之后，我们得出结论，这是定义点。

- Ciro Santilli OurBigBook.com

Answer 4

原生方法大多数是用C实现的，并编译成本地代码直接在计算机上运行。这与普通方法不同，普通方法是用Java实现的，并编译成Java字节码，由Java虚拟机（JVM）执行。要从Java接口到这些方法，您需要使用Java Native Interface (JNI)。原生代码主要用于访问低级别的东西。对于hashCode，这是内存中对象的地址。我猜测clone的其他用途是将给定对象的原始内存复制到克隆对象中。使用原生代码的缺点是您会失去JVM的安全性和安全性，即由于原生代码中的错误，您的程序可能会崩溃或存在安全漏洞。

- starblue

Answer 5

Java中的本地方法是使用称为JNI（Java Native Interface）的 'Java本机接口' 实现的。

- Sunlight