Пакет java.lang.foreign

Предоставляет низкоуровневый доступ к памяти и функциям за пределами среды выполнения Java.

Доступ к внешней памяти

Основной абстракцией для поддержки доступа к внешней памяти является MemorySegment, моделирующая непрерывный участок памяти, находящийся как внутри, так и вне кучи Java. Отрезки памяти обычно выделяются с помощью Arena, который контролирует срок жизни участков памяти, на которых базируются выделяемые им отрезки. Содержание отрезка памяти может быть описано с помощью memory layout, который предоставляет базовые операции для запроса размеров, смещений и ограничений выравнивания. Схемы памяти также предоставляют альтернативный, более абстрактный способ доступа к отрезкам памяти, используя обращение к отрезкам памяти с помощью обработчиков переменных, которые можно вычислить, используя пути схемы.

Например, для выделения внекучевого участка памяти, достаточного для хранения 10 значений примитивного типа int, и заполнения его значениями от 0 до 9, можно использовать следующий код:

try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {
    MemorySegment segment = arena.allocate(10 * 4);
    for (int i = 0 ; i < 10 ; i++) {
        segment.setAtIndex(ValueLayout.JAVA_INT, i, i);
    }
}

Отрезки памяти обеспечивают строгие гарантии безопасности при обращении к памяти. Во-первых, при доступе к отрезку памяти координаты доступа проверяются (при доступе), чтобы убедиться, что доступ не происходит по любому адресу, который находится вне границ отрезка памяти, используемого операцией доступа. Мы называем эту гарантию пространственной безопасностью; другими словами, доступ к отрезкам памяти проверяется на границах, аналогично доступу к массивам, как описано в разделе 15.10.4 спецификации языка Java.

Кроме того, для предотвращения доступа к области памяти после её освобождения (т.е. использования после освобождения), отрезок также проверяется (при доступе), чтобы убедиться, что область, из которой он был получен, не была закрыта. Мы называем эту гарантию временной безопасностью.

Вместе пространственная и временная безопасность гарантируют, что каждая операция доступа к памяти либо выполняется успешно - и обращается к допустимому расположению в области памяти, поддерживающей отрезок памяти - либо терпит неудачу.

Доступ к внешним функциям

Например, для вычисления длины строки с использованием функции стандартной библиотеки C strlen на платформе Linux/x64 можно использовать следующий код:

 Linker linker = Linker.nativeLinker();
 SymbolLookup stdlib = linker.defaultLookup();
 MethodHandle strlen = linker.downcallHandle(
     stdlib.findOrThrow("strlen"),
     FunctionDescriptor.of(ValueLayout.JAVA_LONG, ValueLayout.ADDRESS)
 );

 try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {
     MemorySegment cString = arena.allocateFrom("Hello");
     long len = (long)strlen.invokeExact(cString); // 5
 }

Класс Arena также предоставляет множество полезных методов для взаимодействия с внешним кодом, таких как преобразование строк Java в нультерминированные строки UTF-8, как показано в приведённом выше примере.