Project Panama は、Java とネイティブ コード間の接続を改善することを目的とした OpenJDK イニシアチブです。その主要なコンポーネントの 1 つは外部関数 & メモリ API であり、Java アプリケーションがネイティブ ライブラリおよびメモリと対話する方法を簡素化および強化します。

外部関数およびメモリ API とは何ですか?

外部関数およびメモリ API を使用すると、Java プログラムがネイティブ関数を呼び出し、ネイティブ メモリを直接管理できるようになります。この API は、Java Native Interface (JNI) を必要とする操作を実行するための、より安全かつ効率的な方法を提供します。

外部関数およびメモリ API の利点

1. 安全性: API には、メモリ リークやバッファ オーバーフローなど、ネイティブ コードに関連する一般的なエラーを防ぐ安全機能が含まれています。
2. パフォーマンス: API は、ネイティブ関数およびメモリへの直接アクセスを許可することで、ネイティブ ライブラリと対話する必要がある Java アプリケーションのパフォーマンスを大幅に向上させることができます。
3. シンプルさ: API は、JNI と比較してネイティブ コードを呼び出すプロセスを簡素化し、ボイラープレートを減らし、コードの保守を容易にします。

外部関数とメモリ API の使用

外部関数とメモリ API を使用してネイティブ関数を呼び出す方法の例を次に示します:

1. ネイティブ関数の署名を定義する

まず、呼び出したいネイティブ関数のシグネチャを定義する必要があります。次の関数を備えた C ライブラリがあるとします:

// native.c
#include 

void sayHello() {
    printf("Hello from C!\n");
}

1. ネイティブ ライブラリをロードして関数を呼び出す

import jdk.incubator.foreign.*;

public class ForeignFunctionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (var session = MemorySession.openConfined()) {
            SymbolLookup lookup = SymbolLookup.loaderLookup();
            var sayHello = lookup.find("sayHello").orElseThrow();

            var sayHelloHandle = CLinker.getInstance().downcallHandle(
                sayHello,
                FunctionDescriptor.ofVoid()
            );

            sayHelloHandle.invokeExact();
        } catch (Throwable t) {
            t.printStackTrace();
        }
    }
}

この例では:

• SymbolLookup を使用して、ロードされたネイティブ ライブラリ内の SayHello 関数を見つけます。
• CLinkerを使用して関数のハンドルを作成します。
• ハンドルを使用してネイティブ関数を呼び出します。

ネイティブメモリの管理

Foreign Function & Memory API を使用すると、ネイティブ メモリを安全に管理することもできます。以下に例を示します:

import jdk.incubator.foreign.*;

public class MemoryManagementExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (var session = MemorySession.openConfined()) {
            MemorySegment segment = MemorySegment.allocateNative(100, session);

            MemoryAccess.setByteAtOffset(segment, 0, (byte) 42);
            byte value = MemoryAccess.getByteAtOffset(segment, 0);

            System.out.println("Value: "   value);
        }
    }
}

この例では:

• ネイティブ メモリのブロックを割り当てます。
• 割り当てられたメモリにバイトを書き込み、読み取ります。
• セッションが閉じられると、メモリは自動的に割り当て解除されます。

結論

Foreign Function & Memory API は Java エコシステムへの強力な追加機能であり、ネイティブ コードとメモリを操作するためのより安全で効率的かつ簡単な方法を提供します。ネイティブ関数を呼び出す必要がある場合でも、ネイティブ メモリを管理する必要がある場合でも、この API は Java アプリケーションの新しい可能性を開きます。