Java中的`native`关键字用于标记一个方法，表明该方法的实现并不在Java代码中，而是由其他语言（通常是C或C++）在本地代码（Native Code）中实现。这种特性使得Java能够与操作系统底层或者其他非Java语言编写的库进行交互，从而扩展了Java的功能。
一、Java Native Interface (JNI)
JNI是Java平台提供的一种接口，允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI在Java中扮演着重要的角色，特别是在需要高效计算或者访问特定操作系统功能时。通过JNI，开发者可以编写Java程序，同时利用C/C++等语言的高性能和灵活性，处理Java无法直接完成的任务，如硬件访问、图形加速、底层系统调用等。
二、Java调用C的"Hello, JNI"示例
1. 创建Java类：我们需要创建一个Java类，其中包含一个`native`方法声明，例如`sayHello()`，以及加载本地库的方法`System.loadLibrary("HelloNative")`。这告诉JVM需要查找名为"HelloNative"的本地库。
```java
public class HelloNative {
static {
System.loadLibrary("HelloNative");
}
public static native void sayHello();
public static void main(String[] args) {
new HelloNative().sayHello();
}
}
```
2. 使用`javah`生成C头文件：编译并运行`javah`工具，它会根据Java类生成一个C头文件，例如`HelloNative.h`，其中包含了Java本地方法的C语言声明。
3. 编写C实现：根据生成的头文件，编写C源代码，实现`sayHello`方法。在这个例子中，我们简单地输出"Hello, JNI"。
```c
#include "HelloNative.h"
#include <stdio.h>
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_sayHello(JNIEnv *, jclass) {
printf("Hello, JNI");
}
```
4. 编译生成动态链接库：使用C编译器（如GCC）将C源代码编译成动态链接库（如在Windows上为.dll文件）。在Windows上，可以使用MinGW GCC来完成这个过程。
5. 运行Java程序：运行Java程序，它会加载之前编译的本地库，并调用`sayHello`方法。
三、JNI工作原理
当Java虚拟机（JVM）遇到一个被`native`标记的方法时，它不会尝试解释执行这个方法的字节码，而是寻找对应的本地方法实现。在加载库后，JVM会通过JNI接口调用这些本地方法。JNI提供了一套标准的函数调用约定，使得Java和本地代码之间可以交换数据和调用方法。
四、JNI的优点和挑战
优点：
- 访问硬件和操作系统服务：JNI允许Java代码直接与硬件交互，调用操作系统API。
- 性能提升：对于性能敏感的部分，使用C/C++编写可以提高执行效率。
- 利用现有库：可以复用已有的C/C++库，无需重新编写。
挑战：
- 安全性：直接访问底层可能导致安全问题，需要谨慎处理内存管理和线程同步。
- 跨平台兼容性：虽然JNI本身是跨平台的，但本地代码需要针对不同操作系统进行编译。
- 维护复杂性：混合编程增加了代码的复杂性，调试和维护难度增加。
总结，`native`关键字和JNI是Java与本地代码交互的关键技术，它让Java具备了更广泛的适用性和更高的性能。然而，使用时也需要注意其带来的安全和维护问题。
