Пакет java.lang.foreign

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

Доступ к внешней памяти

Основная абстракция, введённая для поддержки доступа к внешней памяти, — это MemorySegment, которая моделирует непрерывную область памяти, расположенную в куче Java или за её пределами. Сегменты памяти обычно выделяются с помощью Arena, которая управляет временем жизни областей памяти, на основе которых создаются выделяемые ею сегменты. Содержимое сегмента памяти можно описать с помощью memory layout, предоставляющего базовые операции для определения размеров, смещений и ограничений выравнивания. Макеты памяти также предоставляют альтернативный, более абстрактный способ доступа к сегментам памяти с помощью дескрипторов переменных, которые можно вычислить с помощью путей макета.

Например, чтобы выделить вне кучи область памяти, достаточную для хранения 10 значений примитивного типа int, и заполнить её 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);
    }
}

Сегменты памяти обеспечивают строгие гарантии безопасности при доступе к памяти. Во-первых, при обращении к сегменту памяти координаты доступа проверяются (в момент обращения), чтобы убедиться, что доступ не выполняется по адресу, находящемуся за пределами границ сегмента памяти, используемого операцией доступа. Эту гарантию мы называем пространственной безопасностью; иными словами, доступ к сегментам памяти проверяется на выход за границы так же, как и доступ к массивам, описанный в разделе 15.10.4 Спецификации языка Java.

Кроме того, чтобы предотвратить доступ к области памяти после её освобождения (то есть ситуацию использования после освобождения), сегмент также проверяется (в момент обращения), чтобы убедиться, что арена, из которой он был получен, не закрыта. Эту гарантию мы называем временной безопасностью.

Пространственная и временная безопасность вместе гарантируют, что каждая операция доступа к памяти либо завершается успешно — и обращается к допустимому местоположению в области памяти, на которой основан сегмент памяти, — либо завершается неудачей.

Доступ к внешним функциям

Например, чтобы вычислить длину строки с помощью 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, например, преобразование строк Java в строки UTF-8 с нулевым завершающим символом, как показано в приведённом выше примере.