Java 21의 외래 기능 및 메모리 API

Java 21은 외국 기능 및 메모리 API를 도입하여 JNI의 복잡성, 불량 및 대규모 성능 오버 헤드를 해결했습니다. 2. 핵심 구성 요소에는 MemorySegment (메모리 추상화), ValuelAyout/MemoryLayout (메모리 레이아웃), Symbollookup (함수 심볼 조회), FunctionDescriptor 및 MethodHandle (기능 호출 정의), Arena (메모리 라이프 사이클 관리); 3. Pure Java Code는 C 코드를 작성하거나 메모리를 수동으로 관리하지 않고 로컬 기능을 호출하고 해외 메모리를 안전하고 효율적으로 작동 할 수 있습니다. 4. JNI와 비교하여 FFM API는 더 강력한 유형 안전, 자동 메모리 관리, 더 나은 성능 및 더 높은 보안을 제공합니다. 5. 현재 Java에서 21의 미리보기 기능에는 활성화 예약이 필요합니다. 생산 환경에서 사용하는 것이 권장되지 않으며 공식적으로 후속 버전으로 출시 될 것으로 예상됩니다.

Java 21은 Java 프로그램이 로컬 라이브러리 (예 : C/C로 작성된 동적 링크 라이브러리)를 안전하고 효율적으로 호출하고 오프 HEAP 메모리와 상호 작용할 수 있도록 설계된 중요한 새로운 기능인 외부 기능 및 메모리 API (FFM API)를 소개합니다. 장기적이지만 문제가있는 JNI (Java Native Interface)를 대체하여 기본 코드와의 상호 운용성을 처리 할 수있는보다 현대적이고 간결하며 안전한 방법을 제공합니다.

이 API의 핵심 목표는 Java가 로컬 기능과 메모리가 자연스럽게 로컬 방법을 호출하는 동시에 JNI의 복잡성과 보안 위험을 피할 수 있도록하는 것입니다.

1. 왜 외국 기능 및 메모리 API가 필요합니까?

Java 21 이전에는 기본 코드와 상호 작용하는 것은 주로 JNI 에 의존하지만 많은 문제가 있습니다.

• 복잡하고 복잡한 : C 코드를 작성하고 헤더 파일 생성, 공유 라이브러리 컴파일이 필요하며 개발 프로세스는 원활하지 않습니다.
• 오류가 발생하기 쉬운 : 메모리 및 유형 변환을 수동으로 관리하면 충돌 (예 : Segfaults)이 쉽게 이어질 수 있습니다.
• 성능 오버 헤드 : JNI 통화는 컨텍스트 전환 비용이 높습니다.
• 보안 불량 : 포인터의 직접 작동, 메모리 액세스 경계 점검.

외국 기능 및 메모리 API의 출현은 이러한 문제를 해결하는 것이며 외부 기능 호출 및 메모리 작업을 구현하는 순수한 Java 방법을 제공합니다.

2. 핵심 구성 요소에 대한 자세한 설명

FFM API는 주로 java.lang.foreign 패키지에 위치한 다음 주요 클래스로 구성됩니다.

1. MemorySegment : 오프 펙 메모리의 추상화

MemorySegment 연속 메모리 영역을 나타내며, 이는 힙 안팎 또는 로컬 메모리에있을 수 있습니다. 원시 메모리의 안전한 캡슐화입니다.

 // 오프 하이프 메모리의 100 바이트를 할당하려면 (MemorySegment segment = memorysegment.allocatenative (100)) {
    segment.set (java_int, 0, 42); // 오프셋 0에서 int를 쓰십시오
    int value = segment.get (java_int, 0); // system.out.println (value)을 읽습니다. // 출력 42
}

• 로컬 메모리를 할당하려면 allocateNative() 를 사용하십시오.
• set() / get() 메소드를 사용하여 입력 된 읽기 및 쓰기를 위해 ValueLayout (예 : JAVA_INT )와 협력하십시오.
• 메모리가 제 시간에 해제되도록 try-with-resources 로 사용해야합니다.

2. Valuelayout 및 MemoryLayout : 메모리 레이아웃 정의

기본 유형, 구조, 어레이 등과 같은 데이터 구조의 레이아웃을 설명하는 데 사용됩니다.

 valuelayout.ofint int = valuelayout.java_int;
SequenCelayout arraylayout = MemoryLayout.SequenCelayout (10, int); // int [10]

이 레이아웃은 기능 매개 변수 유형 또는 구조 맵을 구축하는 데 사용될 수 있습니다.

3. Symbollookup : 로컬 기능 기호를 찾으십시오

동적 라이브러리에서 기능 주소를 찾는 데 사용됩니다.

 Symbollookup Lookup = Symbollookup.libraryLookup ( "libc.so.6"); // Linux
// 또는 symbollookup.libraryLookup ( "msvcrt.dll") Windows

4. FunctionDescriptor 및 MethodHandle : 외부 함수를 정의하고 호출합니다

FunctionDescriptor 함수의 매개 변수 및 리턴 유형을 설명하고 Linker 결합하여 호출 가능한 MethodHandle 가져옵니다.

예 : C printf c

 Java.Lang.Foreign.*;
static java.lang.foreign.valuelayout을 가져옵니다.*;

링커 링커 = linker.nativelinker ();
Symbollookup stdlib = linker.defaultLookup ();

// printf 함수 정의 서명 : int printf (const char*, ...)
functionDescriptor printfdesc = functiondescriptor.of (java_int, address);

MethodHandle printf = linker.downCallHandle (stdlib.find ( "printf"). OrelsetHrow (), printfdesc);

// 문자열 준비 (널로 끝나야 함)
try (Arena Arena = Arena.ofConfined ()) {
    MemorySegment Format = Arena.AllocateFrom ( "Hello From %S! \ n");
    memorysegment name = arena.allocatefrom ( "ffm api");

    // printf를 호출합니다
    printf.invoke (형식, 이름);
}

산출:

 FFM API에서 안녕하세요!

참고 : 변수 매개 변수 함수는 제한된 지원을 지원합니다. 이 예에서는 두 개의 매개 변수 만 전달되므로 사용할 때는 신중해야합니다.

3. 사용자 정의 로컬 라이브러리 호출 (간단한 예)

C 기능이 있다고 가정합니다.

 // libadd.so (Linux) / add.dll (Windows)
int add (int a, int b) {
    Return AB;
}

공유 라이브러리로 편집 한 후 Java로 전화하십시오.

 try (Arena Arena = Arena.ofConfined ()) {
    링커 링커 = linker.nativelinker ();
    symbollookup xuilup = linker.defaultLookup (); // 또는 경로 기능을 지정하여 (java_int, java_int, java_int);
    Methodhandle add = linker.downCallHandle (
        lookup.find ( "add"). Orelsethrow (),
        adddesc
    );

    int result = (int) add.invoke (3, 4);
    System.out.println ( "3 4 ="결과); // 출력 7
}

JNI 코드를 작성할 필요가 없으며 전적으로 Java 레이어로 수행됩니다.

IV. 경기장 : 메모리 수명주기 관리

Java 21은 MemorySegment 의 수명주기를 통합하기 위해 경기장 개념을 소개합니다.

• Arena.ofConfined() : 단일 스레드 액세스, 우수한 성능.
• Arena.ofShared() : 다중 스레드 공유,보다 안전하지만 동기화 오버 헤드.

 try (Arena Arena = Arena.ofConfined ()) {
    MemorySegment seg = antena.allocate (100);
    // seg를 사용합니다 ...
} // 모든 메모리를 자동으로 해제합니다

이것은 메모리 누출을 방지하는 핵심 메커니즘입니다.

5. JNI에 비해 장점

6. 현재 상태 및 예방 조치

• 미리보기 기능은 여전히 Java 21에 있으며 미리보기 옵션을 활성화해야합니다.

   javac-reelease 21-enable-preview yourclass.java
  java-enuble-preview yourclass

• API는 향후 조정 될 수 있으며 영구가 될 때까지 생산 환경에서 사용하는 것이 권장되지 않습니다 (Java 22 또는 23이 예상됩니다).
• 복잡한 구조 (예 : 중첩 구조, 노조)에 대한 지원이 개선되고 있습니다.
• 크로스 플랫폼 호환성은 라이브러리 이름과 전화 규칙 (예 : Windows 용 STDCALL)에주의를 기울여야합니다.

---

기본적으로 그게 다야. 외국 기능 및 메모리 API는 Java에서 시스템 수준 프로그래밍에 대한 중요한 단계이며, Java는 안전하고 간결하게 유지하면서 "하드웨어에 가까워지고"표시됩니다. 고성능 로컬 통화 (예 : 데이터베이스, AI 라이브러리 통합, 운영 체제 도구)가 필요한 시나리오에 선호되는 솔루션이 점차 선호됩니다.

위 내용은 Java 21의 외래 기능 및 메모리 API의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!