Java Academy · Lektion

Layouter och structs

Beskriv layouter för native-minne.

Lektion 4 av 413 steg

Layouter och structs är en gratis lektion i Java Academy på CoddyKit. Detta är lektion 4 av 4. Ni kan läsa hela lektionen gratis nedan och sedan öva praktiskt i webbläsaren med en inbyggd kodredigerare och en AI-handledare som är tillgänglig dygnet runt. Den ingår i lärvägen för Java Academy, och Era framsteg synkroniseras mellan webben och CoddyKit-appen. Kursen i Java Academy innehåller totalt 4 lektioner.

Beskriva native-minne

Nativedata är sällan ett enda värde. C använder structar, arrayer och unioner. FFM modellerar dessa strukturer med minneslayouter, så att du kan läsa och skriva strukturerat native-minne på ett säkert sätt.

Layoutfamiljen

Layouttyperna bildar en liten hierarki:

ValueLayout: ett primitivt värde (int, long, double, address)
SequenceLayout: en array med fast storlek och en viss layout
StructLayout: fält som ligger sekventiellt
UnionLayout: överlappande fält

En värdelayout

De enklaste layouterna är de inbyggda värdelayouterna. De innehåller information om storlek, justering och byteordning.

import java.lang.foreign.ValueLayout;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("int size: " + ValueLayout.JAVA_INT.byteSize());
        System.out.println("double size: " + ValueLayout.JAVA_DOUBLE.byteSize());
    }
}

Definiera en struct

Modellera en C-struct med MemoryLayout.structLayout(...) och namnge varje fält med withName. Tänk på C:s struct Point { int x; int y; }.

import java.lang.foreign.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        StructLayout point = MemoryLayout.structLayout(
            ValueLayout.JAVA_INT.withName("x"),
            ValueLayout.JAVA_INT.withName("y"));
        System.out.println("Point size: " + point.byteSize());
    }
}

VarHandle för fält

För att läsa eller skriva ett namngivet fält härleder du ett VarHandle med hjälp av ett sökvägsuttryck. groupElement("x") väljer fältet utifrån dess namn.

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        StructLayout point = MemoryLayout.structLayout(
            ValueLayout.JAVA_INT.withName("x"),
            ValueLayout.JAVA_INT.withName("y"));
        VarHandle xHandle = point.varHandle(
            MemoryLayout.PathElement.groupElement("x"));
        System.out.println("Built VarHandle for x: " + xHandle);
    }
}

Läsa och skriva en struct

Allokera ett segment med layoutens storlek och använd sedan VarHandle-objekten för att ange och hämta fält. Det motsvarar att fylla i en C-struct.

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        StructLayout point = MemoryLayout.structLayout(
            ValueLayout.JAVA_INT.withName("x"),
            ValueLayout.JAVA_INT.withName("y"));
        VarHandle xh = point.varHandle(MemoryLayout.PathElement.groupElement("x"));
        VarHandle yh = point.varHandle(MemoryLayout.PathElement.groupElement("y"));
        try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {
            MemorySegment p = arena.allocate(point);
            xh.set(p, 0L, 3);
            yh.set(p, 0L, 4);
            System.out.println("Point = (" + xh.get(p, 0L) + ", " + yh.get(p, 0L) + ")");
        }
    }
}

Utfyllnad och justering

C-kompilatorer lägger in utfyllnad så att fälten blir korrekt justerade. FFM lägger inte till den automatiskt, så du måste inkludera MemoryLayout.paddingLayout(n) för att exakt matcha C-layouten.

Om justeringen blir fel skadas varje fält efter mellanrummet.

Exempel på explicit utfyllnad

För struct { char c; int n; } måste int justeras till 4 byte, så 3 utfyllnadsbyte följer efter char-fältet.

import java.lang.foreign.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        StructLayout s = MemoryLayout.structLayout(
            ValueLayout.JAVA_BYTE.withName("c"),
            MemoryLayout.paddingLayout(3),
            ValueLayout.JAVA_INT.withName("n"));
        System.out.println("Aligned struct size: " + s.byteSize());
    }
}

Sekvenslayouter

En SequenceLayout beskriver en array. MemoryLayout.sequenceLayout(count, element) modellerar till exempel en array med 10 double-värden.

import java.lang.foreign.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SequenceLayout arr = MemoryLayout.sequenceLayout(10, ValueLayout.JAVA_DOUBLE);
        System.out.println("Array bytes: " + arr.byteSize());
    }
}

Nästlade layouter

Layouter kan kombineras. En struct kan innehålla en sekvens och en sekvens kan innehålla structar. Sökvägsuttryck som sequenceElement() och groupElement(name) navigerar djupt in i nästlade data.

Detta hanterar verkliga C-datastrukturer med godtycklig komplexitet.

Offset och slicing

Du kan hämta ett fälts byteOffset från dess sökväg och använda segment.asSlice(offset, size) för att skapa ett delsegment. Det är användbart när du vill skicka ett enskilt structfält till en nativefunktion.

Snabbtest

Kom ihåg en vanlig fallgrop med structar.

Besvara frågan i den interaktiva lektionen

Sammanfattning

Du har lärt dig att beskriva nativedata:

Layoutfamiljen: ValueLayout, SequenceLayout, StructLayout, UnionLayout
Namnge fält med withName och få åtkomst via VarHandle och sökvägselement
Lägg till explicit paddingLayout för korrekt justering
Kombinera nästlade layouter och skapa delsegment med asSlice

Detta avslutar kursen om Foreign Function and Memory API.

Gratis att börja

Lär dig Java med en AI-lärare – gratis

Skriv och kör riktig kod i webbläsaren, få omedelbar hjälp av en AI-lärare dygnet runt och fortsätt där du slutade – på webben eller i appen.

Kurser: 104
Lektioner: 374

Börja lära dig gratis Visa hela kursen

Vanliga frågor

Är lektionen ”Layouter och structs” gratis?

Ja – hela texten till ”Layouter och structs” kan läsas gratis här på webben. Om Ni vill öva interaktivt med en inbyggd kodredigerare och en AI-handledare som är tillgänglig dygnet runt och låsa upp resten av kursen i Java Academy, kan Ni uppgradera till CoddyKit PRO. Kursen i Java Academy innehåller totalt 4 lektioner.

Vad lär jag mig i ”Layouter och structs”?

Beskriv layouter för native-minne. Ni övar på Java Academy med praktisk kod som körs direkt i webbläsaren, medan en AI-handledare som är tillgänglig dygnet runt svarar på Era frågor under lektionen.

Behöver jag någon erfarenhet för att börja lära mig Java Academy?

Du behöver inga förkunskaper. Utbildningen i Java Academy på CoddyKit är upplagd för allt från nybörjare till avancerade elever, så att du kan börja här eller från början och gå fram i din egen takt. Detta är lektion 4 av 4.

Hur lång tid tar lektionen ”Layouter och structs”?

De flesta CoddyKit-lektioner tar cirka 5–10 minuter. Varje lektion är kort och interaktiv, så att du gör stadiga framsteg och kan fortsätta precis där du slutade – på webben eller i appen.

Kan jag skriva och köra kod i den här Java Academy-lektionen?

Ja. Varje Java Academy-lektion innehåller en inbyggd kodredigerare, så att du kan skriva och köra riktig kod direkt i webbläsaren och få omedelbar AI-feedback – utan lokal installation.

Alla lektioner i den här kursen

← Tillbaka till Java Academy