Java Native

JNI, JNA, JNR, Panama：

比较：https://github.com/jnr/jnr-ffi/blob/master/docs/ComparisonToSimilarProjects.md

性能测试：Java 21 FFI 性能测试 —— Panama vs JNI/JNA/JNR

Native Call Java：底层都是基于 JNI.

JNI, JavaCPP.

JNI(C)

标准的 Java native通信工具，但复杂度高，需要很多native code到java的回调。

详见 JNI 使用文档

性能最好，但是使用比较复杂；

JNA(C)

https://github.com/java-native-access/jna

不需要 JNI 代码，只需要定义接口和函数（匹配）；
相较于JNR，更为成熟；

原理

基于反射，数据转换从本地代码跳到 Java 代码非常昂贵；

基于libffi 进行函数调用约定；

Native.loadLibrary("c", LibC.class) 获取了接口实现

通过动态代理（dynamic proxy）实现，根据返回参数的不同，分派到 Native 类的，invokeXxx 本地方法：

/**
 * Call the native function.
 *
 * @param function  Present to prevent the GC to collect the Function object
 *                  prematurely
 * @param fp        function pointer
 * @param callFlags calling convention to be used
 * @param args      Arguments to pass to the native function
 *
 * @return The value returned by the target native function
 */
static native int invokeInt(Function function, long fp, int callFlags, Object[] args);

static native long invokeLong(Function function, long fp, int callFlags, Object[] args);

static native Object invokeObject(Function function, long fp, int callFlags, Object[] args);
...

invokeXxx 本地方法的实现 dispatch.c#L2122（invokeInt 或 invokeLong 实现源码类似）：

/*
 * Class:     com_sun_jna_Native
 * Method:    invokeInt
 * Signature: (Lcom/sun/jna/Function;JI[Ljava/lang/Object;)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_sun_jna_Native_invokeInt(JNIEnv *env, jclass UNUSED(cls), 
                                  jobject UNUSED(function), jlong fp, jint callconv,
                                  jobjectArray arr)
{
    ffi_arg result;
    dispatch(env, L2A(fp), callconv, arr, &ffi_type_sint32, &result);
    return (jint)result;
}

即，全部 invokeXxx 本地方法统一被分派到 dispatch 函数 dispatch.c#L439：

static void
dispatch(JNIEnv *env, void* func, jint flags, jobjectArray args,
ffi_type *return_type, void *presult)

dispatch 函数是，需要调用的函数指针地址、输入参数和返回参数，全部是运行时确定。要想完成这个函数调用逻辑，就要运行时构造栈帧，生成参数压栈和清理堆栈的工作。

JNA 3.0 之前，实现运行时构造栈帧的逻辑的对应代码 dispatch_i386.c、dispatch_ppc.c 和 dispatch_sparc.s，分别实现 Intel x86、PowerPC 和 Sparc 三种 CPU 架构。
从 JNA 3.0 开始，摒弃了原先手动构造栈帧的做法，把 libffi 集成进了 JNA。