Java Academy · บทเรียน

เหตุใดจึงเลือก FFM แทน JNI

การทำงานร่วมกับโค้ดเนทีฟอย่างปลอดภัยยิ่งขึ้น

เหตุใดจึงเลือก FFM แทน JNI เป็นบทเรียน Java Academy ฟรีบน CoddyKit นี่คือบทเรียนที่ 1 จากทั้งหมด 4 บทเรียน คุณสามารถอ่านบทเรียนทั้งหมดด้านล่างฟรี — จากนั้นลองปฏิบัติด้วยตัวคุณเองในเบราว์เซอร์พร้อมตัวแก้ไขโค้ดในตัวและติวเตอร์ AI ตลอด 24/7 บทเรียนนี้เป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางการเรียน Java Academy และความก้าวหน้าของคุณจะซิงค์ข้ามเว็บและแอป CoddyKit คอร์ส Java Academy มีบทเรียนทั้งหมด 4 บทเรียน

การเรียกใช้โค้ดเนทีฟ

บางครั้ง Java จำเป็นต้องเรียกใช้ไลบรารีภาษาซีหรือทำงานกับหน่วยความจำนอกฮีป วิธีดั้งเดิมคือ อินเทอร์เฟซเนทีฟของ Java (JNI) ส่วนวิธีสมัยใหม่คือ ส่วนเชื่อมต่อฟังก์ชันและหน่วยความจำภายนอก (FFM) ซึ่งเสร็จสมบูรณ์ใน Java 22 (JEP 454)

บทเรียนนี้จะอธิบายว่าเหตุใด FFM จึงเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า

สิ่งที่ JNI ต้องทำ

JNI สร้างความยุ่งยากดังนี้:

เขียนโค้ดเชื่อมด้วยภาษาซีซึ่งมีลายเซ็น JNIEXPORT ที่ใช้งานไม่สะดวก
คอมไพล์ไลบรารีเนทีฟที่ใช้ร่วมกันแยกกันสำหรับแต่ละแพลตฟอร์ม
แปลงชนิดข้อมูลระหว่าง Java กับภาษาซีด้วยตนเอง
ข้อผิดพลาดเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้ JVM ล่มได้ง่าย

FFM คือ Java ล้วน

FFM ช่วยให้คุณเรียกใช้ฟังก์ชันเนทีฟและเข้าถึงหน่วยความจำเนทีฟได้ จาก Java ทั้งหมด โดยไม่ต้องมีโค้ดเชื่อมภาษาซี ไม่ต้องมีขั้นตอนคอมไพล์แยก และไม่ต้องเขียนการจัดรูปแบบข้อมูลด้วยตนเอง

คุณอธิบายลายเซ็นของฟังก์ชันเนทีฟใน Java แล้วเรียกใช้ผ่านตัวจัดการเมธอด

แพ็กเกจหลัก

ทุกอย่างอยู่ใน java.lang.foreign ชนิดข้อมูลหลักมีดังนี้:

Linker และ SymbolLookup สำหรับค้นหาและผูกฟังก์ชัน
MemorySegment สำหรับหน่วยความจำเนทีฟ
Arena สำหรับกำหนดอายุการใช้งานอย่างแน่นอน
MemoryLayout และ FunctionDescriptor สำหรับอธิบายโครงสร้าง

ปลอดภัยยิ่งขึ้นด้วยการออกแบบ

FFM ปลอดภัยกว่า JNI มาก:

การเข้าถึงหน่วยความจำที่ตรวจสอบขอบเขต
อายุการใช้งานผูกกับ Arena จึงตรวจจับการใช้งานหลังคืนหน่วยความจำได้
การจำกัดการเข้าถึงช่วยป้องกันการเข้าถึงที่ไม่ปลอดภัยข้ามเธรด

ข้อผิดพลาดจะทำให้เกิดข้อยกเว้นของ Java แทนที่จะทำให้ VM ล่ม

ทำความรู้จักส่วนติดต่อโปรแกรมประยุกต์

ภาพร่างนี้ค้นหาฟังก์ชัน strlen ของภาษาซีและเตรียมตัวจัดการสำหรับเรียกใช้ฟังก์ชันนั้น ประเด็นสำคัญคือทั้งหมดนี้เป็นโค้ด Java ทั่วไป

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);
    }
}

ประสิทธิภาพ

การเรียกลงของ FFM มีประสิทธิภาพทัดเทียมกับ JNI และมักจะเร็วกว่า เนื่องจากตัวคอมไพเลอร์แบบทันเวลาสามารถแทรกคำสั่งและปรับปรุงส่วนเชื่อมที่สร้างขึ้นได้ ไม่มีโค้ดเชื่อมต่อชั่วคราวของภาษาซีที่ต้องข้ามในการเรียกแต่ละครั้ง

การเปิดใช้การเข้าถึงเนทีฟ

เนื่องจากโค้ดเนทีฟอาจเป็นอันตราย FFM จึงอาจแสดงคำเตือนหรือต้องการการยินยอมเปิดใช้ คุณอนุญาตการเข้าถึงเมื่อเริ่มโปรแกรมด้วย --enable-native-access=ALL-UNNAMED (หรือชื่อโมดูลเฉพาะ) เพื่อปิดคำเตือน

การแทนที่ sun.misc.Unsafe

FFM (พร้อมส่วนติดต่อหน่วยความจำ) ยังเป็นตัวแทนที่ได้รับการรับรองสำหรับการดำเนินการนอกฮีปของ sun.misc.Unsafe ซึ่งเลิกใช้มานานแล้ว ไลบรารีที่เคยจัดการบัฟเฟอร์เนทีฟด้วยตนเองสามารถย้ายมาใช้ส่วนติดต่อที่ปลอดภัยและได้รับการรองรับได้

เครื่องมือ: เจเอ็กซ์แทรกต์

สำหรับไลบรารีภาษาซีขนาดใหญ่ เครื่องมือประกอบ jextract จะอ่านไฟล์ส่วนหัวของภาษาซีและสร้างการเชื่อม FFM สำหรับ Java โดยอัตโนมัติ คุณจึงไม่ต้องเขียนตัวบอกลักษณะด้วยตนเอง

เครื่องมือนี้เป็นส่วนเสริมด้านประสิทธิผลของ FFM เช่นเดียวกับเครื่องมือสร้างโค้ด

เมื่อใดควรใช้ FFM

เลือกใช้ FFM เมื่อจำเป็นต้อง:

เรียกใช้ไลบรารีภาษาซี/ซีพลัสพลัสที่มีอยู่แล้ว
ทำงานร่วมกับระบบปฏิบัติการในระดับต่ำ
จัดการบัฟเฟอร์นอกฮีปขนาดใหญ่ให้มีประสิทธิภาพ

สำหรับงานที่ใช้ Java ล้วน ไม่จำเป็นต้องใช้ FFM

ตรวจสอบอย่างรวดเร็ว

ทบทวนข้อได้เปรียบสำคัญเหนือ JNI

สรุปทบทวน

คุณได้เรียนรู้ว่าเหตุใด FFM จึงดีกว่า JNI:

เป็น Java ล้วน ไม่มีโค้ดเชื่อมต่อภาษาซีหรือการคอมไพล์เพิ่มเติม
ปลอดภัย: มีการตรวจสอบขอบเขต อายุการใช้งานของ Arena และการจำกัดการเข้าถึง
มีประสิทธิภาพทัดเทียมหรือดีกว่า
แทนที่ sun.misc.Unsafe และทำงานร่วมกับ jextract

ถัดไป: การจัดการหน่วยความจำเนทีฟด้วย MemorySegment และ Arena

คำถามที่พบบ่อย

บทเรียน “เหตุใดจึงเลือก FFM แทน JNI” ฟรีหรือไม่

ใช่ — ข้อความเต็มของ “เหตุใดจึงเลือก FFM แทน JNI” ฟรีให้อ่านที่นี่บนเว็บ เพื่อปฏิบัติแบบโต้ตอบ (ตัวแก้ไขโค้ดในตัวและติวเตอร์ AI ตลอด 24/7) และปลดล็อคส่วนที่เหลือของคอร์ส Java Academy ให้อัปเกรดเป็น CoddyKit PRO คอร์ส Java Academy มีบทเรียนทั้งหมด 4 บทเรียน

คุณจะเรียนรู้อะไรในบทเรียน “เหตุใดจึงเลือก FFM แทน JNI”

การทำงานร่วมกับโค้ดเนทีฟอย่างปลอดภัยยิ่งขึ้น คุณปฏิบัติ Java Academy ด้วยโค้ดที่ใช้งานได้จริงที่คุณเรียกใช้โดยตรงในเบราว์เซอร์ และติวเตอร์ AI ตลอด 24/7 ตอบคำถามของคุณขณะที่คุณไปผ่านบทเรียน

คุณต้องมีประสบการณ์ก่อนที่จะเริ่มเรียน Java Academy หรือไม่

ไม่จำเป็นต้องมีประสบการณ์มาก่อน Java Academy บน CoddyKit ออกแบบมาสำหรับผู้เริ่มต้นไปจนถึงผู้เรียนขั้นสูง คุณสามารถเริ่มต้นที่นี่หรือเริ่มจากตัวแรกและเรียนด้วยความเร็วของคุณเอง นี่คือบทเรียนที่ 1 จากทั้งหมด 4 บทเรียน

บทเรียน “เหตุใดจึงเลือก FFM แทน JNI” ใช้เวลานานแค่ไหน

บทเรียน CoddyKit ส่วนใหญ่ใช้เวลาประมาณ 5–10 นาที แต่ละบทเรียนจึงสั้นและเป็นแบบโต้ตอบ คุณสามารถก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องและกลับมาเรียนต่อจากตรงที่เพิ่งหยุดบนเว็บและแอปได้เลย

ฉันเขียนและรันโค้ดในบทเรียน Java Academy นี้ได้ไหม

ได้ บทเรียน Java Academy ทุกบทมีตัวแก้ไขโค้ดในตัว คุณจึงเขียนและรันโค้ดจริงได้เลยในเบราว์เซอร์ และได้รับข้อเสนอแนะจาก AI ในทันที — ไม่ต้องติดตั้งในเครื่องของคุณ

บทเรียนทั้งหมดในหลักสูตรนี้

← กลับไปที่ Java Academy