Java Academy · Oppitunti

Miksi FFM eikä JNI

Turvallisempi natiivien toimintojen käyttö.

Oppitunti 1/413 vaihetta

Miksi FFM eikä JNI on ilmainen Java Academy-oppitunti CoddyKitissä. Tämä on oppitunti 1/4. Voit lukea koko oppitunnin alta ilmaiseksi ja harjoitella sen jälkeen käytännössä selaimessa sisäänrakennetulla koodieditorilla ja ympäri vuorokauden käytettävissä olevan tekoälytuutorin avulla. Oppitunti kuuluu Java Academy-oppimispolkuun, ja edistymisesi synkronoituu verkon ja CoddyKit-sovelluksen välillä. Java Academy-kurssilla on yhteensä 4 oppituntia.

Natiivikoodin kutsuminen

Java tarvitsee toisinaan kutsua C-kirjastoja tai käsitellä keon ulkopuolista muistia. Perinteinen tapa oli Java Native Interface (JNI). Moderni tapa on Foreign Function and Memory API (FFM), joka vakiinnutettiin Java 22:ssa (JEP 454).

Tässä oppitunnissa selitetään, miksi FFM on parempi valinta.

Mitä JNI edellytti

JNI oli hankala:

Kirjoitetaan C-liitoskoodia hankaline JNIEXPORT-allekirjoituksineen
Käännetään alustakohtainen natiivijaettu kirjasto
Muunnetaan Java- ja C-tyyppien välillä manuaalisesti
Virhe voi helposti kaataa JVM:n

FFM on puhdasta Javaa

FFM:n avulla natiivifunktioita voi kutsua ja natiivimuistia käyttää kokonaan Javasta. C-liitoskoodia, erillistä käännösvaihetta tai itse kirjoitettua marshalling-koodia ei tarvita.

Natiivifunktion allekirjoitus kuvataan Javassa ja funktio kutsutaan metodikahvan avulla.

Keskeiset paketit

Kaikki sijaitsee paketissa java.lang.foreign. Keskeiset tyypit ovat:

Linker ja SymbolLookup funktioiden etsimiseen ja sitomiseen
MemorySegment natiivimuistia varten
Arena determinististä elinkaarta varten
MemoryLayout ja FunctionDescriptor rakenteiden kuvaamiseen

Turvallisempi suunnittelun ansiosta

FFM on paljon turvallisempi kuin JNI:

Muistinkäytön rajat tarkistetaan
Elinkaari sidotaan Arena-alueeseen, joten vapautetun muistin käyttö havaitaan
Eristäminen estää vaarallisen käytön säikeiden välillä

Virheistä seuraa Java-poikkeus virtuaalikoneen kaatumisen sijaan.

Kurkistus APIin

Tässä esimerkissä etsitään C:n strlen-funktio ja valmistellaan siihen kahva. Olennaista on, että kyse on kokonaan tavallisesta Java-koodista.

import java.lang.foreign.*;
import java.lang.invoke.MethodHandle;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Linker linker = Linker.nativeLinker();
        SymbolLookup stdlib = linker.defaultLookup();
        MethodHandle strlen = linker.downcallHandle(
            stdlib.find("strlen").orElseThrow(),
            FunctionDescriptor.of(ValueLayout.JAVA_LONG, ValueLayout.ADDRESS));
        System.out.println("Bound a handle to strlen: " + strlen);
    }
}

Suorituskyky

FFM:n downcall-kutsut ovat JNI:n kanssa kilpailukykyisiä ja usein nopeampia, koska JIT voi sijoittaa luodut stubit suoraan koodiin ja optimoida niitä. Jokaisella kutsulla ei tarvitse ylittää erillistä C-trampoliinia.

Natiivikäytön salliminen

Koska natiivikoodi voi olla vaarallista, FFM voi antaa varoituksen tai edellyttää käytön sallimista. Käynnistyksen yhteydessä käyttö sallitaan parametrilla --enable-native-access=ALL-UNNAMED (tai tietyn moduulin nimellä), jolloin varoitukset poistuvat.

sun.misc.Unsafen korvaaminen

FFM yhdessä Memory API:n kanssa on myös virallinen korvaaja pitkään vanhentuneille sun.misc.Unsafe-off-heap-operaatioille. Kirjastot, jotka hallitsivat natiivipuskureita itse, voivat siirtyä turvallisiin ja tuettuihin API-rajapintoihin.

Työkalut: jextract

Suurten C-kirjastojen yhteydessä oheistyökalu jextract lukee C-otsikkotiedoston ja luo Java FFM -sidokset automaattisesti. Näin kuvauksia ei tarvitse kirjoittaa käsin.

Se on FFM:n tuottavuutta lisäävä vastine, pitkälti koodigeneraattorin tapaan.

Milloin FFM:ää käytetään

FFM kannattaa ottaa käyttöön, kun täytyy:

kutsua olemassa olevaa C/C++-kirjastoa
toimia käyttöjärjestelmän kanssa matalalla tasolla
hallita suuria off-heap-puskureita tehokkaasti

Pelkkää Javaa käytettäessä sitä ei tarvita koskaan.

Pikatarkistus

Palauttakaa mieleen JNI:hin verrattuna tärkein etu.

Vastaa interaktiivisessa oppitunnissa

Kertaus

Opitte, miksi FFM päihittää JNI:n:

Pelkkä Java, ei C-liimakoodia tai ylimääräistä käännösvaihetta
Turvallisuus: rajatarkistukset, Arena-alueiden elinkaaret ja eristäminen
Kilpailukykyinen tai parempi suorituskyky
Korvaa sun.misc.Unsafe-toiminnot ja toimii yhdessä jextract-työkalun kanssa

Seuraavaksi: natiivimuistin hallinta MemorySegment- ja Arena-tyypeillä.

Aloita maksutta

Opi Java tekoälytuutorin avulla — ilmaiseksi

Kirjoita ja suorita oikeaa koodia selaimessa, saa välitöntä apua tekoälytuutorilta ympäri vuorokauden ja jatka siitä, mihin jäit, verkossa tai sovelluksessa.

Kurssit: 104
Oppitunnit: 374

Aloita opiskelu maksutta Näytä koko kurssi

Usein kysytyt kysymykset

Onko oppitunti ”Miksi FFM eikä JNI” ilmainen?

Kyllä – oppitunnin ”Miksi FFM eikä JNI” koko tekstin voi lukea täällä verkossa ilmaiseksi. Jos haluat harjoitella interaktiivisesti sisäänrakennetulla koodieditorilla ja ympäri vuorokauden käytettävissä olevan tekoälytuutorin avulla sekä avata koko Java Academy-kurssin, päivitä CoddyKit PROhon. Java Academy-kurssilla on yhteensä 4 oppituntia.

Mitä opin oppitunnilla ”Miksi FFM eikä JNI”?

Turvallisempi natiivien toimintojen käyttö. Harjoittelet Java Academy-aihetta koodilla, jonka suoritat suoraan selaimessa. Ympäri vuorokauden käytettävissä oleva tekoälytuutori vastaa kysymyksiisi oppitunnin aikana.

Tarvitsenko kokemusta aloittaakseni Java Academy-opiskelun?

Aiempi kokemus ei ole tarpeen. CoddyKitin Java Academy-oppimispolku sopii vasta-alkajista edistyneisiin, joten voit aloittaa tästä tai alusta ja edetä omaan tahtiisi. Tämä on oppitunti 1/4.

Kuinka kauan ”Miksi FFM eikä JNI”-oppitunnin suorittaminen kestää?

Useimmat CoddyKitin oppitunnit kestävät noin 5–10 minuuttia. Jokainen oppitunti on lyhyt ja interaktiivinen, joten edistyt tasaisesti ja voit jatkaa siitä, mihin jäit – sekä verkossa että sovelluksessa.

Voinko kirjoittaa ja suorittaa koodia tällä Java Academy-oppitunnilla?

Kyllä. Jokainen Java Academy-oppitunti sisältää sisäänrakennetun koodieditorin, joten voit kirjoittaa ja suorittaa oikeaa koodia suoraan selaimessa ja saada välitöntä palautetta tekoälyltä – paikallista asennusta ei tarvita.

Kaikki tämän kurssin oppitunnit

← Takaisin: Java Academy