如何用JNI技术提高Java的性能详解

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  阻碍Java获得广泛应用的一个主要因素是Java程序的运行效率。Java是介于解释型和编译型之间的一种语言,同样的程序,如果用编译型语言C来实现,其运行速度一般要比Java快一倍以上。Java具有平台无关性,这使人们在开发企业级应用的时候总是把它作为主要候选方案之一,但是性能方面的因素又大大削弱了它的竞争力。为此,提高Java的性能就显得十分重要。

  问题的提出

  Sun公司及Java的支持者们为提高Java的运行速度已经做出了许多努力,其中大多数集中在程序设计的方法和模式选择方面。由于算法和设计模式的优化是通用的,对Java有效的优化算法和设计模式,对其他编译语言也基本同样适用,因此不能从根本上改变Java程序与编译型语言在执行效率方面的差异。

  JIT(Just In Time,及时编译)技术是个比较好的思想。它的基本原理是:首先通过Java编译器把Java源代码编译成平台无关的二进制字节码。然后在Java程序真正执行之前,系统通过JIT编译器把Java的字节码编译为本地化机器码。最后,系统执行本地化机器码,节省了对字节码进行解释的时间。这样做的优点是大大提高了Java程序的性能,缩短了加载程序的时间;同时,由于编译的结果并不在程序运行间保存,因此也节约了存储空间。缺点是由于JIT编译器对所有的代码都想优化,因此同样也占用了很多时间。

  动态优化技术是提高Java性能的另一个尝试。该技术试图通过把Java源程序直接编译成机器码,以充分利用Java动态编译和静态编译技术来提高Java的性能。该方法把输入的Java源码或字节码转换为经过高度优化的可执行代码和动态库 (Windows中的. dll文件或Unix中的. so文件)。该技术能大大提高程序的性能,但却破坏了Java的可移植性。

  JNI技术

  实际上,有一种通常为我们忽视的技术可以在很大程度上解决这个难题,那就是JNI(Java Native Interface, Java本地化方法)。主张采用纯Java的人们通常反对本地化代码的使用,他们认为在Java程序执行的过程中调用C/C++程序会影响程序的可移植性和安全性。还有一些人认为JNI只是对过去混合编程技术的简单扩展,其实际目的是为了充分利用大量原有的C程序库。

  其实,我们不必拘泥于严格的平台独立性限制,因为采用JNI技术只是针对一些严重影响Java性能的代码段,该部分可能只占源程序的极少部分,所以几乎可以不考虑该部分代码在主流平台之间移植的工作量。同时,也不必过分担心类型匹配问题,我们完全可以控制代码不出现这种错误。此外,也不必担心安全控制问题,因为Java安全模型已扩展为允许非系统类加载和调用本地方法。根据Java规范,从JDK 1. 2开始,FindClass将设法找到与当前的本地方法关联的类加载器。如果平台相关代码属于一个系统类,则无需涉及任何类加载器; 否则,将调用适当的类加载器来加载和链接已命名的类。换句话说,如果在Java程序中直接调用C/C++语言产生的机器码,该部分代码的安全性就由Java虚拟机控制。

  JNI实现步骤

  编写JNI代码的大致流程如下图所示:

JNI实现流程图

  1. 首先编写需要JNI功能的Java类源文件。其中,需要JNI实现的方法应当用native关键字声明。在该类中,用System. loadLibrary()方法加载需要的动态链接库。关键代码如下:

  //Compute.java

  ……

  public class Compute {

  public native double comp (double [] params);

  ……

  static {

  // 调用动态链接库

  System. loadLibrary(“mathlib”);

  }

  ……

  }

[1][2]

好像有头大象在吸水。然后再去了芦笛岩,

如何用JNI技术提高Java的性能详解

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