JDK揭秘：巧用JNI，创造自己的虚拟机

2023-10-23 19:56:43

揭秘 Java Native Interface (JNI)：探索底层系统与 Java 代码的桥梁

在 Java 开发的世界中，Java 虚拟机 (JVM) 扮演着至关重要的角色，负责执行 Java 字节码指令。然而，JVM 的内部运作机制往往被视为神秘而难以捉摸。在这篇文章中，我们将掀开 JDK 的面纱，探究 Java Native Interface (JNI) 的奥秘，这是一个强大的工具，可以让你跨越 Java 虚拟机和底层操作系统之间的界限。

什么是 JNI？

JNI 是 Java Native Interface 的缩写，它允许 Java 代码与本机代码进行交互。本机代码是指用 C、C++ 或汇编语言编写的代码，与 Java 字节码指令集无关。通过 JNI，Java 程序员可以访问底层操作系统的功能，超越 Java 编程的限制。

JNI 的强大功能

JNI 的力量在于它为 Java 代码提供了以下可能性：

调用底层 API： JNI 允许 Java 代码调用底层操作系统的 API，例如文件 I/O、网络连接、图形界面等。
增强性能： 本机代码通常比 Java 字节码指令更快。通过在关键部分使用 JNI 调用本机代码，可以提高 Java 应用程序的性能。
创建自定义虚拟机： JNI 可以用于创建自己的虚拟机，从而可以扩展 Java 虚拟机并实现自定义行为。

绕过限制的示例

为了展示 JNI 的强大功能，我们以 Java 中不可更改的 final 变量 System.out 为例。通常情况下，我们无法修改这个变量的值。但是，利用 JNI，我们可以轻松绕过这个限制，将 System.out 变成一个可写的变量。

首先，创建一个 JNI 方法，该方法负责将 System.out 的值修改为我们想要的值：

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_example_myjni_MyJNI_setSystemOut(JNIEnv *env, jobject obj, jint value) {
    jclass cls = (*env)->FindClass(env, "java/lang/System");
    jfieldID fid = (*env)->GetStaticFieldID(env, cls, "out", "Ljava/io/PrintStream");
    jobject out = (*env)->GetStaticObjectField(env, cls, fid);
    jclass outCls = (*env)->GetObjectClass(env, out);
    jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, outCls, "print", "(I)");
    (*env)->CallVoidMethod(env, out, mid, value);
    return 0;
}

接下来，在 Java 代码中加载这个 JNI 方法，并调用它来修改 System.out 的值：

public class Main {
    static {
        System.loadLibrary("myjni");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyJNI.setSystemOut(10);
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}