아이템 66. 네이티브 메서드는 신중히 사용하라.

[YuDeokRin]

item66. 네이티브 메서드는 신중히 사용하라.

⚓️서론

자바 네이티브 인터페이스(Java Native Interface, JNI)는 자바 프로그램이 네이티브 메서드를 호출하는 기술이다.

여기서 네이티브 메서드란? C나 C++ 같은 네이티브 프로그래밍 언어로 작성한 메서드를 말한다.

네이티브라는 것은 많이 들어봤지만 실질적으로 코드를 본적이 없다. 이 글을 통해서 자바 네이티브 인터페이스를 알아가보자.

이 아이템은 한 페이지 분량으로 매우 짧은 글이다. 사실 서론을 쓸지 고민하다가 간략하게나마 작성했다.

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➡️네이티브 메서드의 주요 쓰임

1️⃣ 레지스트리 같은 플랫폼 특화 기능을 사용한다.

• 자바가 진화함에따라 하부 플랫폼의 기능을 흡수하고 있음.
• 자바9 새로 process API를 추가해 OS프로세스에 접근하는 길을 열어주었다.

  • process API

    @Slf4j
    public class JavaProcess {
        public static void printProcessInfo() throws IOException {
            ProcessHandle processHandle = ProcessHandle.current();
            ProcessHandle.Info processInfo = processHandle.info();
    
            log.info("PID: " + processHandle.pid());
            log.info("Arguments: " + processInfo.arguments());
            log.info("Command: " + processInfo.command());
            log.info("Instant: " + processInfo.startInstant());
            log.info("Total CPU duration: " + processInfo.totalCpuDuration());
            log.info("User: " + processInfo.user());
    
        }
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            printProcessInfo();
        }
    }

    결과 :

    PID: 6331
    Arguments: Optional[[Ljava.lang.String;@52f759d7]
    Command: Optional[/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk-11.0.13.jdk/Contents/Home/bin/java]
    Instant: Optional[2023-03-21T08:48:26.679Z]
    Total CPU duration: Optional[PT0.597789S]
    User: Optional[dante]

2️⃣ 네이티브 코드로 작성된 기존 라이브러리를 사용한다.

• 레거시 데이터를 사용하는 레거시 라이브러리 (ex.Java OpenGL)
• Java에 Java로 된 라이브러리가 없을 경우 네이티브 라이브러리를 사용해야할 때

3️⃣ 성능 개선할 목적으로 성능에 결정적인 영향을 주는 영역만 따로 네이티브 언어로 작성한다.

• 자바 초기 시절 (자바 3전)이라면 이야기가 다르지만, JVM은 빠른 속도로 발전함.
• 현재 자바는 다른 플랫폼에 견줄만한 성능을 보인다
  • 예시) java.math 1.1 시절 BingInteger(C로 작성한 고성능 라이브러리)

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➡️네이티브 메서드의 단점

1️⃣메모리 훼손 오류

• 네이티브 언어가 안전하지 않으므로 네이티브 메서드를 사용하는 애플리케이션도 메모리 훼손 오류로부터 더 이상 안전하지 않다.

2️⃣이식성

• 네이티브 언어는 자바보다 플랫폼을 많이 타서 이식성이 낮다.
• 디버깅도 더 어렵다.

3️⃣성능과 비용, 가독성

• 주의하지 않으면 속도가 오히려 느려질 수도 있다.
• 가비지 컬렉터가 네이티브 메모리는 자동 회수하지 못하고, 심지어 추적도차 할 수 없다.
• 자바 코드와 네이티브 코드의 경계를 넘나들 때마다 비용이 추가된다.
• 네이티브 메서드와 자바 코드 사이의 ‘접착 코드(glue code)’를 작성해야 한다. 따라서 개발할 것이 늘어나고 가독성도 떨어지게된다.

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✅핵심 정리

• 네이티브 메서드를 사용할려면 한번 더 생각하라. 네이티브 메서드가 성능을 개선해주는 일은 많지 않다.
• 저수준 자원이나 네이티브 라이브러리를 사용해야만 해서 어쩔 수 없더라도 네이티브 코드는 최소한만 사용하고 철저히 테스트하라.
• 네이티브 코드 안에 숨은 단 하나의 버그가 애플리케이션 전체를 훼손할 가능성이 있다.

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📎참고

• https://www.baeldung.com/jni
• https://www.baeldung.com/java-process-api

[corock]

JNI 를 사용했을 때 메모리 할당에 대해 잘 정리된 글이 있어 링크 공유합니다.

• Java Reference와 GC

더불어 저희가 다뤘던 다른 아이템과 같이 보면서 이해하면 좋지 않을까 생각됩니다~

• 아이템 7. 다 쓴 객체 참조를 해제하라 #15
• 아이템 8. finalizer와 cleaner 사용을 피하라 #22
• 아이템 24. 멤버 클래스는 되도록 static으로 만들라 #48

[Irisation23]

JNI는 자바가 다른 언어로 만들어진 어플리케이션과 상호 작용할 수 있는 인터페이스 제공하는 프로그램이다.

위에서 다뤄봤듯이, JNI는 JVM이 Native Method를 적재하고 수행할수 있도로 한다.

하지만 실질적으로 제대로 동작하는 언어는 C / C++ 정도 밖에 없다고 한다.

라는 정리도 있군요!

https://inpa.tistory.com/entry/JAVA-%E2%98%95-JVM-%EB%82%B4%EB%B6%80-%EA%B5%AC%EC%A1%B0-%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC-%EC%98%81%EC%97%AD-%EC%8B%AC%ED%99%94%ED%8E%B8

[YuDeokRin]

Java Virtual Machine, Call stack, Java Byte Code

• https://www.slideshare.net/javajigi/java-virtual-machine-call-stack-java-byte-code