使用OpenJDK的JEP 454从Java访问本机C函数：外部函数和内存 API

Java 的稳健性和跨平台功能使其成为企业应用程序的主力。不过，在有些情况下，Java 应用程序需要与 C 或 C++ 等语言编写的本地库进行交互。Java 本地接口（JNI）一直是满足此类需求的传统解决方案，但它也有自身的复杂性和性能开销。OpenJDK 的 JEP 454 旨在提供一种更直接、更高效的替代方案。

这个 API 是 Panama 项目的一部分，旨在提高 Java 与本地代码交互的能力。在本文中，我们将通过一个简单的示例来演示如何使用 JEP 454 从 Java 程序中调用 C 函数。

需要注意的是，该 JEP 仍处于预览模式。要试用它，您需要 JDK 22。您可以使用 SDKMan 在系统中轻松安装 JDK 22。

JEP 454 有哪些内容？
Java 增强提案 (JEP) 454 旨在引入外来函数与内存 API，简化 Java 与本地代码之间的交互。API 由两个主要部分组成：

• 外来函数接口（FFI）：使 Java 程序能够轻松调用本地函数，抽象出 JNI 所需的大量模板代码。
• 内存访问 API：提供一套与本地内存交互的工具，包括内存分配、取消分配和本地数据结构操作等功能。

创建 C 语言库
首先，让我们创建一个包含两个整数相加的简单函数的 C 程序。代码如下

include <stdio.h>

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

编写代码后，将其保存在名为 addition.c 的文件中。要将其编译为共享库，请导航到文件所在目录并运行以下命令：

gcc -shared -o libaddition.so -fPIC addition.c

该命令将 C 代码编译成名为 libaddition.so 的共享库，以便 Java 程序访问。

编写 Java 程序
接下来，让我们编写一个 Java 程序，使用外来函数和内存 API 调用 C 库中的 add 函数。Java 代码如下：

import java.lang.foreign.*;
import java.nio.file.Path;

public class Main {
    void main() {

        try (var arena = Arena.ofConfined()) {
            var lib = SymbolLookup.libraryLookup(Path.of("libaddition.so"), arena);
            var linker = Linker.nativeLinker();
            var fd = FunctionDescriptor.of(ValueLayout.JAVA_INT, ValueLayout.JAVA_INT, ValueLayout.JAVA_INT);
            var addFunc = lib.find("add").get();

            var methodHandle = linker.downcallHandle(addFunc, fd);
            var sum = methodHandle.invoke(1, 2);
            System.out.println("sum = " + sum);
        } catch (Throwable e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

将 "libaddition.so "替换为已编译 C 语言库的实际路径。

运行 Java 程序
要编译并运行 Java 程序，请使用以下命令：
java --source 22 --enable-preview Main.java

结果：
sum = 3

结论
OpenJDK 的 JEP 454 为 JNI 与本地代码的交互提供了一个前景广阔的替代方案。通过提供更简单、更安全、更高效的应用程序接口，它有可能彻底改变 Java 开发人员与本地库和内存的工作方式。