虽然Java虚拟机为开发人员屏蔽了底层的实现细节，使得开发人员不用考虑底层操作系统的差异性。不过在某些应用程序中，还是免不了要直接与底层操作系统上的原生代码进行交互。今天我们就来看一下Java对本地调用提供的支持。
一、为什么要进行本地调用
1.基于性能的考虑
Java语言从其运行速度上来说，在大多数方面是慢于底层操作系统上原生的C和C++等语言的。这主要是由于Java虚拟机这个中间层次的存在。如果完全用Java语言实现的性能无法达到程序的预期要求，可以选择把部分重要且耗时的代码用C或C++来实现。
2.基于某些特殊的需求
Java平台提供的标准类库的功能很强大，包括了在开发中可能遇到的大部分功能。但是仍然有一些功能无法用标准API来实现，主要是一些与底层硬件平台直接交互的功能。Java虚拟机没有把这一部分功能暴露给运行在其上的程序。如果需要这方面的功能，那么只能使用原生代码来进行开发。
3.与已有的使用原生代码编写的程序之间进行集成。
如果Java程序需要与底层操作系统上由C和C++语言开发的程序进行交互，那么可以进行本地调用。
我们平时的开发更多的情况是后边两种情况；在elasticsearch中基本上是属于第二种情况。
二、使用JNI实现本地调用
针对以上提到的各种情况，Java提供了JNI(Java Native Interface)和JNA(Java Native Access)两种方式，其中JNI的一个重要使用场景是提高程序的性能。当对程序中关键部分的性能要求比较高的时候，可以使用C和C++代码来实现。
我们先来看下怎么使用JNI来进行本地调用。
首先我们需要有一个Java类来声明本地方法，并负责加载本地代码库。本地方法与Java接口中的方法或抽象类中的抽象方法一样，只包含方法声明，没有相关的实现。程序中的其他部分可以用正常的方法调用本地方法，比如参数传递和返回值使用等都与正常的方法相同。当虚拟机在执行本地方法时，会尝试在已经加载的本地代码库中查找本地方法的对应实现。在查找到对应的实现方法之后，虚拟机会负责进行参数传递、实际方法调用和返回值传递等工作。
public class HelloNative { static{ System.loadLibrary("greetLib"); } public static native void greeting(); }下一步要编写实现本地方法的C/C++代码。Java提供的命令行工具根据Java源代码生成C/C++代码所需的头文件。对于本地方法，头文件中会包含相关的方法声明与其对应。
F:\source\JNI\src>javac -h .\ .\HelloNative.java通过下边自动生成的头文件，我们可以看到这里有很多的隐式约定，我们只要按照这个声明进行实现即可，具体的规则不是今天的重点，不进行详述。
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class HelloNative */ #ifndef _Included_HelloNative #define _Included_HelloNative #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: HelloNative * Method: greeting * Signature: ()V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_greeting (JNIEnv *, jclass); #ifdef __cplusplus } #endif #endif三、elasticsearch使用JNA实现本地调用
通过上边对JNI的简单了解，我们更多的时候碰到的情况是，在编写Java程序之前，就已经有了可以使用的本地代码库。这个本地代码库可能是程序的一部分，也可能是底层操作系统自带的。这些本地代码库的特点是在实现的时候并没有考虑与Java虚拟机的集成，因此也没有使用与JNI相关的内容。在使用这样的本地代码库时，我们就需要一个中间的本地代码库作为桥梁。这个本地代码库作为Java程序中本地方法的实现，负责实际调用时的参数类型转换和返回值传递等工作。这个过程是十分的繁琐的，Java提供了JNA来支持这种情况。
我们知道elasticsearch启动的时候需要检测当前用户是否是root用户，这个检测是直接调用的底层操作系统的代码，我们来看下elasticsearch是怎样使用JNA实现的。
首先elasticsearch提供了Natives类，作为调用本地方法的入口，并负责检测JNA的可用性。
static { boolean v = false; try { // load one of the main JNA classes to see if the classes are available. this does not ensure that all native // libraries are available, only the ones necessary by JNA to function Class.forName("com.sun.jna.Native"); v = true; } catch (ClassNotFoundException e) { logger.warn("JNA not found. native methods will be disabled.", e); } catch (UnsatisfiedLinkError e) { logger.warn("unable to load JNA native support library, native methods will be disabled.", e); } JNA_AVAILABLE = v; }检测JNA是否可用，然后再调用JNANatives的对用方法
static boolean definitelyRunningAsRoot() { if (!JNA_AVAILABLE) { logger.warn("cannot check if running as root because JNA is not available"); return false; } return JNANatives.definitelyRunningAsRoot(); }