java 之JNA中的Memory和Pointer的使用方法
簡介
我們知道在native的代碼中有很多指針，這些指針在JNA中被映射成為Pointer。除了Pointer之外，JNA還提供了更加強大的Memory類，本文將會一起探討JNA中的Pointer和Memory的使用。
Pointer
Pointer是JNA中引入的類，用來表示native方法中的指針。大家回想一下native方法中的指針到底是什么呢？
native方法中的指針實際上就是一個地址，這個地址就是真正對象的內存地址。所以在Pointer中定義了一個peer屬性，用來存儲真正對象的內存地址：
protected long peer;
實時上，Pointer的構造函數就需要傳入這個peer參數：
public Pointer(long peer) {
this.peer = peer;
}
接下來我們看一下如何從Pointer中取出一個真正的對象，這里以byte數組為例：
public void read(long offset, byte[] buf, int index, int length) {
Native.read(this, this.peer, offset, buf, index, length);
}
實際上這個方法調用了Native.read方法，我們繼續(xù)看一下這個read方法：
static native void read(Pointer pointer, long baseaddr, long offset, byte[] buf, int index, int length);
可以看到它是一個真正的native方法，用來讀取一個指針對象。
除了Byte數組之外，Pointer還提供了很多其他類型的讀取方法。
又讀取就有寫入，我們再看下Pointer是怎么寫入數據的：
public void write(long offset, byte[] buf, int index, int length) {
Native.write(this, this.peer, offset, buf, index, length);
}
同樣的，還是調用 Native.write方法來寫入數據。
這里Native.write方法也是一個native方法：
static native void write(Pointer pointer, long baseaddr, long offset, byte[] buf, int index, int length);
Pointer還提供了很多其他類型數據的寫入方法。
當然還有更加直接的get*方法：
public byte getByte(long offset) {
return Native.getByte(this, this.peer, offset);
}
特殊的Pointer:Opaque
在Pointer中，還有兩個createConstant方法，用來創(chuàng)建不可讀也不可寫的Pointer：
public static final Pointer createConstant(long peer) {
return new Opaque(peer);
}
public static final Pointer createConstant(int peer) {
return new Opaque((long)peer & 0xFFFFFFFF);
}
實際上返回的而是Opaque類，這個類繼承自Pointer，但是它里面的所有read或者write方法，都會拋出UnsupportedOperationException：
private static class Opaque extends Pointer {
private Opaque(long peer) { super(peer); }
@Override
public Pointer share(long offset, long size) {
throw new UnsupportedOperationException(MSG);
}
Memory
Pointer是基本的指針映射，如果對于通過使用native的malloc方法分配的內存空間而言，除了Pointer指針的開始位置之外，我們還需要知道分配的空間大小。所以一個簡單的Pointer是不夠用了。
這種情況下，我們就需要使用Memory。
Memory是一種特殊的Pointer, 它保存了分配出來的空間大小。
我們來看一下Memory的定義和它里面包含的屬性：
public class Memory extends Pointer {
...
private static ReferenceQueue<Memory> QUEUE = new ReferenceQueue<Memory>();
private static LinkedReference HEAD; // the head of the doubly linked list used for instance tracking
private static final WeakMemoryHolder buffers = new WeakMemoryHolder();
private final LinkedReference reference; // used to track the instance
protected long size; // Size of the malloc'ed space
...
}
Memory里面定義了5個數據，我們接下來一一進行介紹。
首先是最為重要的size，size表示的是Memory中內存空間的大小，我們來看下Memory的構造函數：
public Memory(long size) {
this.size = size;
if (size <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("Allocation size must be greater than zero");
}
peer = malloc(size);
if (peer == 0)
throw new OutOfMemoryError("Cannot allocate " + size + " bytes");
reference = LinkedReference.track(this);
}
可以看到Memory類型的數據需要傳入一個size參數，表示Memory占用的空間大小。當然，這個size必須要大于0.
然后調用native方法的malloc方法來分配一個內存空間，返回的peer保存的是內存空間的開始地址。如果peer==0，表示分配失敗。
如果分配成功，則將當前Memory保存到LinkedReference中，用來跟蹤當前的位置。
我們可以看到Memory中有兩個LinkedReference，一個是HEAD，一個是reference。
LinkedReference本身是一個WeakReference，weekReference引用的對象只要垃圾回收執(zhí)行，就會被回收，而不管是否內存不足。
private static class LinkedReference extends WeakReference<Memory>
我們看一下LinkedReference的構造函數：
private LinkedReference(Memory referent) {
super(referent, QUEUE);
}
這個QUEUE是ReferenceQueue，表示的是GC待回收的對象列表。
我們看到Memory的構造函數除了設置size之外，還調用了：
reference = LinkedReference.track(this);
仔細看LinkedReference.track方法：
static LinkedReference track(Memory instance) {
// use a different lock here to allow the finialzier to unlink elements too
synchronized (QUEUE) {
LinkedReference stale;
// handle stale references here to avoid GC overheating when memory is limited
while ((stale = (LinkedReference) QUEUE.poll()) != null) {
stale.unlink();
}
}
// keep object allocation outside the syncronized block
LinkedReference entry = new LinkedReference(instance);
synchronized (LinkedReference.class) {
if (HEAD != null) {
entry.next = HEAD;
HEAD = HEAD.prev = entry;
} else {
HEAD = entry;
}
}
return entry;
}
這個方法的意思是首先從QUEUE中拿出那些準備被垃圾回收的Memory對象，然后將其從LinkedReference中unlink。 最后將新創(chuàng)建的對象加入到LinkedReference中。
因為Memory中的QUEUE和HEAD都是類變量，所以這個LinkedReference保存的是JVM中所有的Memory對象。
最后Memory中也提供了對應的read和write方法，但是Memory中的方法和Pointer不同，Memory中的方法多了一個boundsCheck,如下所示：
public void read(long bOff, byte[] buf, int index, int length) {
boundsCheck(bOff, length * 1L);
super.read(bOff, buf, index, length);
}
public void write(long bOff, byte[] buf, int index, int length) {
boundsCheck(bOff, length * 1L);
super.write(bOff, buf, index, length);
}
為什么會有boundsCheck呢？這是因為Memory和Pointer不同，Memory中有一個size的屬性，用來存儲分配的內存大小。使用boundsCheck就是來判斷訪問的地址是否出界，用來保證程序的安全。
總結
Pointer和Memory算是JNA中的高級功能，大家如果想要和native的alloc方法進行映射的話，就要考慮使用了。
到此這篇關于java 之JNA中的Memory和Pointer的使用方法的文章就介紹到這了,更多相關 Memory和Pointer內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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