JVM学习笔记五：运行时数据区之本地方法栈

Posted 2023-03-05 算不出来没办法

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概述

本地方法（Native Method）

使用本地方法的原因

本地方法栈

执行流程

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概述

如果要了解本地方法栈的作用，首先需要了解本地方法库和本地方法接口。

本地方法接口是Java代码调用其他非Java代码的接口，本地方法库是其他非Java代码编写的方法库。对于本地方法而言，Java并不提供其具体的实现，其实现方式是通过其他非Java语言实现。出现本地方法的原因是早期Java为了融合C/C++。

本地方法（Native Method）

通过查看类加载器的源码可以发现其中涉及到了很多的本地方法。

虽然在程序中声明了方法，但是却没有具体的方法体，因为其实现方式是通过其他语言来实现的，而非Java语言。 

使用本地方法的原因

Java语言确实在很多方面都发挥的很出色，但是涉及到底层操作系统和那些对程序执行效率很敏感的地方，就显得力不从心了。

以下出自宋红康JVM教程视频。

与Java环境的交互

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，如操作系统或某些硬件交换信息时的情况。本地方法正是这样一种交流机制：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应用之外的繁琐的细节。

与操作系统的交互

JVM支持着Java语言本身和运行时库，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的特性时，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，但是它实现调用的是该类里的本地方法setPriority()。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 setPriority() 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JVw调用。

现状

目前该方法使用的越来越少了，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，在企业级应用中已经比较少见。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，也可以使用Web Service等等，不多做介绍。

本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地方法服务。

本地方法栈是线程私有的，其抛出异常的方式和虚拟机栈类似。

• 如果线程请求分配的栈容量超过了本地方法栈所允许的最大容量，将会抛出StackOverFlowError异常。
• 如果本地方法栈可以动态扩展，当线程没有足够的内存去创建对应的本地方法栈时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

执行流程

1. 首先在本地方法栈中登记本地方法，由于其没有方法体，此时只是记录调用了这个本地方法。
2. 在执行引擎执行时，如果这个方法被标记为本地方法，就去本地方法库中查找并执行。

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。