1、本地方法接口
虽然Java语言使用非常广泛，但是有些事务Java仍然无法处理。例如线程相关的功能，在线程类当中就有很多本地方法接口。那么Java如何来处理这些问题呢？Java设计师提出了一种解决方案就是本地方法接口。本贴将会讲解本地方法接口在Java语言中所起到的作用，以及为什么要使用本地方法接口。
1.1、本地方法接口概述
本地方法接口(Java Native Interface,JNI)在JVM中的位置，如下图所示：
图中的虚线框区域就是本地方法接口，负责和本地方法库、JVM之间的交互。
官方这样描述本地方法：“A method that is native and implemented in platform-dependent code,typically written in another programming language such as C.”意思是本地方法的实现一般是由其他语言编写的，比如可以使用C语言实现。我们可以理解为JNI就是使用Java语言调用非Java代码实现的接口。
JNI可以帮助Java代码与使用其他编程语言（例如C、C++和汇编）编写的应用程序和库进行交互。这个特征并非Java所特有，许多编程语言都有这一机制，比如在C++中，可以用extern '‘C’'告知C++编译器去调用一个C语言的函数。在定义一个Native Method时，并不提供实现体（类似只定义了Java Interface），因为其实现体是由非Java语言在外面实现的。
JNI最重要的好处是它对底层JVM的实现没有任何限制。因此，JVM供应商可以添加对JNI的支持，而不会影响JVM的其他部分。
本地方法接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用，它的初衷是融合C/C++程序。例如Object类的getClass()方法，它是有方法体的，不过方法体的具体实现并不是Java语言实现的，主要是C/C++语言实现的，如下图所示：
如下代码清单所示，演示了本地方法的格式：
由上述代码示例可知，每个方法都是用native修饰，并且都没有方法体（具体的方法体由非Java代码实现），表示该方法为本地方法。需要注意的是该方法并不是抽象方法。标识符native可以与所有其他的Java标识符连用，但是abstract除外。
上面介绍了什么是Native Method，但是为什么要使用Native Method呢？下面将会从三个方面介绍Java中为什么使用Native Method。
(1)减少重复劳动。有时Java应用需要与Java外面的环境交互，这是本地方法存在的主要原因。如果本地已经有一个用另一种语言编写的库，这时候希望通过某种方式使其可供Java代码访问，而不是重新使用Java语言编写一套功能一样的库，那么这种方式就是JNI。例如，Java需要与一些底层系统交互时，本地方法为我们提供了一个非常简洁的接口，而且我们无须去了解Java应用之外的烦琐的细节。要不然底层系统的厂商还需要提供一套Java形式的类库，这样就是重复劳动了。
(2)标准Java类库不支持应用程序所需的平台相关特性。JVM支持Java语言本身和运行时库，它是Java程序赖以生存的平台，它由一个解释器（解释字节码）和一些连接到本地代码的库组成。然而不管怎样，它毕竟不是一个完整的系统，它经常依赖一些底层系统的支持，这些底层系统常常是强大的操作系统。通过本地方法，我们可以使用Java自身的JRE与底层系统进行交互，甚至JVM的部分实现就是用C语言编写的。还有，如果我们要使用一些Java语言本身没有提供封装的操作系统的特性时，也需要使用本地方法。
(3)性能要求。假如想用较低级别的语言（例如汇编）实现一小部分性能要求严格的代码，这时候就可以使用到JNI了。目前本地方法的使用越来越少，在企业级应用中已经比较罕见，除非是与硬件有关的应用，比如通过Java程序驱动打印机或者Java系统管理生产设备。因为现在的异构领域间的通信很发达，比如可以使用Socket通信，也可以使用Web Service，等等。
1.2、小结
我们可以看出Java语言中的部分方法并非由Java实现，这类方法的存在使Java与外界环境的交互更加方便快捷。Java为我们提供的简洁的本地方法接口，不仅使我们无须去了解Java应用之外的烦琐细节，还增加了Java语言的扩展性。
2、本地方法栈
重点讲解运行时数据区中的本地方法栈区域，包括本地方法栈的概念，以及本地方法栈中可能发生的异常情况。
2.1、本地方法栈概述
Java虚拟机实现可能会使用到传统的栈（通常称为C Stack）来支持本地方法（使用Java语言以外的其他语言编写的方法）的执行，这个栈就是本地方法栈(Native Method Stack)。
本地方法栈和Java虚拟机栈发挥的作用是类似的，它们直接的区别是Java虚拟机栈用于管理Java方法的调用，而本地方法栈用于管理本地方法的调用，如下图所示：
本地方法栈是线程私有的。本地方法栈的大小允许被实现成固定大小的或者是可动态扩展的。在内存溢出方面，它与Java虚拟机栈也是相同的。
如果线程请求分配的栈容量超过本地方法栈允许的最大容量，Java虚拟机将会抛出一个StackOverflowError异常。
如果本地方法栈可以动态扩展，并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存，或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的本地方法栈，那么Java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常。
它的具体做法是在Native Method Stack中登记本地方法，在Execution Engine执行时加载本地方法库。
当某个线程调用一个本地方法时，它就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界。它和虚拟机拥有同样的权限，如下3项表示本地方法可能涉及的权限调用：
- 本地方法可以通过本地方法接口来访问运行时数据区中的其他区域。
- 本地方法甚至可以直接使用本地处理器中的寄存器。
- 本地方法可以直接从本地内存的堆中分配任意数量的内存。
并不是所有的JVM都支持本地方法，因为Java虚拟机规范并没有明确要求本地方法栈的使用语言、具体实现方式、数据结构等。如果JVM产品不打算支持本地方法，也可以无须实现本地方法栈，如果支持本地方法栈，那这个栈一般会在线程创建的时候按线程分配。
在Java中，本地方法栈和虚拟机栈是如何关联的呢？如下图所示：
当调用线程的start()方法的时候，在当前线程中开辟一个start()方法的栈帧并压入栈，在start()方法中又调用了start0()方法（图中画框处）。start0()方法是一个本地方法，所以start0()方法需要通过本地方法栈调用，可以使用动态链接的方式直接指向本地方法，由执行引擎来执行该本地方法。类似的案例还有Java应用中连接MySQL数据库或者Redis数据库等。
2.2、小结
本地方法栈用于管理本地方法的调用，但是本地方法依赖JVM的实现，有的JVM并不支持本地方法，HotSpot虚拟机是支持的。Java虚拟机规范允许本地方法栈实现成固定的大小，或者根据计算来实现动态扩展和收缩。本地方法栈可能会发生StackOverflowError和OutOfMemoryError异常情况。
