Java 21 memperkenalkan API Fungsi & Memori Asing untuk menyelesaikan kerumitan, keselamatan yang lemah, dan overhead prestasi besar JNI; 2. Komponen teras termasuk memori (abstraksi memori), valuelayout/memoriLayout (susun atur memori), Symbollookup (fungsi simbol fungsi), fungsiDescriptor dan MethodHandle (definisi panggilan fungsi), arena (pengurusan hayat memori); 3. Kod Java Pure boleh memanggil fungsi tempatan dan mengendalikan memori luar-hapas dengan selamat dan cekap, tanpa menulis kod C atau mengurus memori secara manual; 4. Berbanding dengan JNI, API FFM menyediakan keselamatan jenis yang lebih kuat, pengurusan memori automatik, prestasi yang lebih baik dan keselamatan yang lebih tinggi; 5. Pada masa ini di Java ciri pratonton dalam 21 memerlukan Pred-Preview. Ia tidak disyorkan untuk digunakan dalam persekitaran pengeluaran dan dijangka akan dikeluarkan secara rasmi dalam versi berikutnya.

Java 21 memperkenalkan API Fungsi & Memori Asing (FFM API), satu ciri baru yang penting yang direka untuk membolehkan program Java dengan selamat dan cekap memanggil perpustakaan tempatan (seperti perpustakaan pautan dinamik yang ditulis dalam C/C) dan berinteraksi dengan memori luar. Ia menggantikan JNI yang lama tetapi bermasalah (antara muka asli Java), menyediakan cara yang lebih moden, ringkas dan selamat untuk mengendalikan interoperabilitas dengan kod asli.

Matlamat utama API ini adalah untuk membolehkan Java mengakses fungsi dan ingatan tempatan secara semulajadi seperti memanggil kaedah tempatan, sambil mengelakkan kerumitan dan risiko keselamatan JNI.

1. Mengapa anda memerlukan API Fungsi & Memori Asing?

Sebelum Java 21, berinteraksi dengan kod asli terutamanya bergantung kepada JNI , tetapi ia mempunyai banyak masalah:

• Kompleks dan rumit : Ia memerlukan menulis kod C, menjana fail header, menyusun perpustakaan bersama, dan proses pembangunan tidak lancar.
• Ralat ralat : Mengurus memori dan jenis penukaran secara manual dengan mudah boleh menyebabkan kemalangan (seperti Segfaults).
• Overhead Prestasi : Panggilan JNI mempunyai kos penukaran konteks yang tinggi.
• Keselamatan yang lemah : Operasi langsung petunjuk, kekurangan pemeriksaan akses memori.

Kemunculan API Fungsi & Memori Asing adalah untuk menyelesaikan masalah ini dan menyediakan cara Java tulen untuk melaksanakan panggilan fungsi luaran dan operasi ingatan.

2. Penjelasan terperinci mengenai komponen teras

API FFM kebanyakannya terdiri daripada kelas utama berikut, yang terletak di java.lang.foreign Package:

1. Memorysegment: Abstraksi Memori Luar Heap

MemorySegment mewakili kawasan memori yang berterusan, yang boleh masuk atau keluar dari timbunan, atau memori tempatan. Ia adalah enkapsulasi ingatan mentah yang selamat.

 // memperuntukkan 100 bait memori luar-hap (segmen memori = memoriSegment.allocatenative (100)) {
    segmen.set (java_int, 0, 42); // tulis int pada offset 0
    int value = segment.get (java_int, 0); // baca System.out.println (nilai); // output 42
}

• Gunakan allocateNative() untuk memperuntukkan memori tempatan.
• Gunakan kaedah set() / get() untuk bekerjasama dengan ValueLayout (seperti JAVA_INT ) untuk membaca dan menulis yang ditaip.
• Ia mesti digunakan dalam try-with-resources untuk memastikan memori itu dikeluarkan dalam masa.

2. Valuelayout dan MemoryLayout: Definisi susun atur memori

Digunakan untuk menggambarkan susun atur struktur data, seperti jenis asas, struktur, tatasusunan, dll.

 VALUELAYOUT.OFINT INT = VALUELAYOUT.JAVA_INT;
SequenceLayout ArrayLayout = MemoryLayout.SequenceLayout (10, int); // int [10]

Susun atur ini boleh digunakan untuk membina jenis parameter fungsi atau peta struktur.

3. Symbollookup: Cari Simbol Fungsi Tempatan

Digunakan untuk mencari alamat fungsi dalam perpustakaan dinamik.

 Symbollookup lookup = symbollookup.librarylookup ("libc.so.6"); // linux
// atau symbollookup.librarylookup ("msvcrt.dll") di Windows

4. FunctionDescriptor dan Methodhandle: Tentukan dan panggil fungsi luaran

FunctionDescriptor menerangkan parameter dan jenis pulangan fungsi, dan menggabungkan Linker untuk mendapatkan MethodHandle yang boleh dipanggil.

Contoh: Memanggil printf of C

 import java.lang.Foreign.*;
import statik java.lang.foreign.valuelayout.*;

Linker Linker = Linker.NativeLinker ();
Symbollookup stdlib = linker.defaultlookup ();

// Tentukan tandatangan fungsi printf: int printf (const char*, ...)
FunctionDescriptor printFDesc = functionDescriptor.of (java_int, alamat);

MethodHandle printf = linker.downCallHandle (stdlib.find ("printf"). Orelsethrow (), printFDesc);

// Sediakan rentetan (mesti berakhir dengan null)
cuba (arena arena = arena.ofconfined ()) {
    Format MemorySegment = arena.allocateFrom ("Hello from %s! \ N");
    Nama MemorySegment = Arena.AllococRrom ("FFM API");

    // Call Printf
    printf.invoke (format, nama);
}

Output:

 Helo dari FFM API!

Nota: Fungsi parameter pembolehubah menyokong sokongan terhad. Dalam contoh ini, hanya dua parameter yang diluluskan, jadi anda perlu berhati -hati apabila menggunakannya.

3. Memanggil perpustakaan tempatan tersuai (contoh mudah)

Katakan anda mempunyai fungsi C:

 // libadd.so (linux) / add.dll (Windows)
int tambah (int a, int b) {
    kembali AB;
}

Setelah menyusun perpustakaan bersama, panggilnya di Java:

 cuba (arena arena = arena.ofconfined ()) {
    Linker Linker = Linker.NativeLinker ();
    Symbollookup lookup = linker.defaultlookup (); // atau tentukan fungsi PathDescriptor addDesc = functionDescriptor.of (java_int, java_int, java_int);
    MethodHandle Add = Linker.DownCallHandle (
        lookup.find ("tambah"). Orelsethrow (),
        adddesc
    );

    int hasil = (int) add.invoke (3, 4);
    System.out.println ("3 4 =" hasil); // output 7
}

Tidak perlu menulis kod JNI, ia dilakukan sepenuhnya di lapisan Java.

Iv. Arena: Pengurusan kitaran hayat ingatan

Java 21 memperkenalkan konsep arena untuk menyatukan kitaran hayat MemorySegment .

• Arena.ofConfined() : Akses benang tunggal, prestasi yang baik.
• Arena.ofShared() : perkongsian pelbagai threaded, lebih selamat tetapi dengan overhead penyegerakan.

 cuba (arena arena = arena.ofconfined ()) {
    MemoriSegment seg = arena.allocate (100);
    // Gunakan seg ...
} // melepaskan semua memori secara automatik

Ini adalah mekanisme utama untuk mencegah kebocoran ingatan.

5. Kelebihan berbanding dengan JNI

6. Status dan langkah berjaga -jaga semasa

• Ciri pratonton masih dalam Java 21 , dan pilihan pratonton perlu diaktifkan:

   Javac-Release 21-Tenable-Preview Yourclass.java
  Java-yang boleh dipamerkan Yourclass

• API boleh diselaraskan pada masa akan datang dan tidak disyorkan untuk digunakan dalam persekitaran pengeluaran sehingga mereka menjadi kekal (Java 22 atau 23 dijangka).
• Sokongan untuk struktur kompleks (seperti struktur bersarang, kesatuan) sedang diperbaiki.
• Keserasian silang platform memerlukan perhatian kepada nama perpustakaan dan menelefon konvensyen (seperti STDCall untuk Windows).

---

Pada dasarnya itu sahaja. API Fungsi & Memori Asing adalah langkah penting bagi Java untuk pengaturcaraan peringkat sistem, menandakan bahawa Java menjadi lebih "dekat dengan perkakasan" sambil tetap selamat dan ringkas. Ia secara beransur-ansur akan menjadi penyelesaian pilihan untuk senario yang memerlukan panggilan tempatan berprestasi tinggi (seperti pangkalan data, integrasi perpustakaan AI, alat sistem operasi).

Atas ialah kandungan terperinci API Fungsi & Memori Asing di Java 21. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!