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  • 【转】JNI(Java Native Interface)的简介

      因为刚刚接触android和java平台,对JNI到底是什么,还不是很了解,所以从CSDN转载了一篇文章,以便自己对JNI有一个认识,也跟大家分享一下。  

      JNIJava Native Interface的缩写。从Java 1.1开始,Java Native Interface (JNI)标准成为java平台的一部分,它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI一开始是为了本地已编译语言,尤其是C和C++而设计的,但是它并不妨碍你使用其他语言,只要调用约定受支持就可以了。

          使用java与本地已编译的代码交互,通常会丧失平台可移植性。但是,有些情况下这样做是可以接受的,甚至是必须的,比如,使用一些旧的库,与硬件、操作系统进行交互,或者为了提高程序的性能。JNI标准至少保证本地代码能工作在任何Java 虚拟机实现下。


    一、JNI(Java Native Interface)的设计目的

          ·The standard Java class library may not support the platform-dependent features needed by your application.
          ·You may already have a library or application written in another programming language and you wish to make it accessible to Java applications
          ·You may want to implement a small portion of time-critical code in a lower-level programming language, such as assembly, and then have your Java application call these functions


    二、JNI(Java Native Interface)的书写步骤

          ·编写带有native声明的方法的java类
          ·使用javac命令编译所编写的java类
          ·使用javah ?jni java类名生成扩展名为h的头文件
          ·使用C/C++实现本地方法
          ·将C/C++编写的文件生成动态连接库


    1) 编写java程序:
    这里以HelloWorld为例。
    代码1:

    class HelloWorld {
        
    public native void displayHelloWorld();

     
    static {
              System.loadLibrary(
    "hello");
           }
          

          
    public static void main(String[] args) {
             
    new HelloWorld().displayHelloWorld();
          }

    }


    声明native方法:如果你想将一个方法做为一个本地方法的话,那么你就必须声明改方法为native的,并且不能实现。其中方法的参数和返回值在后面讲述。
    Load动态库:System.loadLibrary("hello");加载动态库(我们可以这样理解:我们的方法displayHelloWorld()没有实现,但是我们在下面就直接使用了,所以必须在使用之前对它进行初始化)这里一般是以static块进行加载的。同时需要注意的是System.loadLibrary();的参数“hello”是动态库的名字。
    main()方法是函数得入口点。

    2) 编译
    javac HelloWorld.java


    3) 生成扩展名为h的头文件
    javah  HelloWorld

    头文件的内容:

    /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
    #include 
    /* Header for class HelloWorld */

    #ifndef _Included_HelloWorld
    #define _Included_HelloWorld
    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
    /*
    * Class: HelloWorld
    * Method: displayHelloWorld
    * Signature: ()V
    */

    JNIEXPORT 
    void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *, jobject);

    #ifdef __cplusplus
    }

    #endif
    #endif

    (这里我们可以这样理解:这个h文件相当于我们在java里面的接口,这里声明了一个Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);方法,然后在我们的本地方法里面实现这个方法,也就是说我们在编写C/C++程序的时候所使用的方法名必须和这里的一致)。


    4) 编写本地方法(c/c++程序)
    实现和由javah命令生成的头文件里面声明的方法名相同的方法。
    代码2:

    1 #include "jni.h"
    2 #include "HelloWorld.h"
    3 #include ......

    4 JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj) 
        
    {
            printf(
    "Hello world! ");
            
    return;
        }


    注意第1行,需要将jni.h(该文件可以在%JAVA_HOME%/include文件夹下面找到)文件引入,因为在程序中的JNIEnv、jobject等类型都是在该头文件中定义的;

    另外在第2行需要将HelloWorld.h头文件引入(我是这么理解的:相当于我们在编写java程序的时候,实现一个接口的话需要声明才可以,这里就是将HelloWorld.h头文件里面声明的方法加以实现。当然不一定是这样)。然后保存为HelloWorldImpl.c就ok了。


    5) 生成动态库
    这里以在Windows中为例,需要生成dll文件。在保存HelloWorldImpl.c文件夹下面,使用VC的编译器cl生成。
    命令行如下:cl -I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32 -LD HelloWorldImp.c -Fehello.dll

    注意:生成的dll文件名在选项-Fe后面配置,这里是hello,因为在HelloWorld.java文件中我们loadLibary的时候使用的名字是hello。当然这里修改之后那里也需要修改。另外需要将-I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32参数加上,因为在第四步里面编写本地方法的时候引入了jni.h文件。


    6) 运行程序
    java HelloWorld就ok。


    三、JNI(Java Native Interface)的简要使用例子

          下面是一个简单的例子实现打印一句话的功能,但是用的c的printf最终实现。一般提供给java的jni接口包括一个so文件(封装了c函数的实现)和一个java文件(需要调用path的类)。

          1. JNI的目的是使java方法中能够调用c实现的一些函数,比如以下的java类,就需要调用一个本地函数testjni(一般声明为private native类型),首先需要创建文件weiqiong.java,内容如下:

    class weiqiong
    {
          
    static
          
    {
               System.loadLibrary(
    "testjni");//载入静态库,test函数在其中实现
          }

          
    private native void testjni(); //声明本地调用
          public void test()
          
    {
               testjni();
          }

          
    public static void main(String args[])
          
    {
               weiqiong haha 
    = new weiqiong();
               haha.test();
          }

    }

          2.然后执行javac weiqiong.java,如果没有报错,会生成一个weiqiong.class。

          3.然后执行javah weiqiong,会生成一个文件weiqiong.h文件,其中有一个函数的声明如下:

    JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni(JNIEnv *, jobject);

          4.创建文件testjni.c将上面那个函数实现,内容如下:

    #include "jni.h"
    #include weiqiong.h
    JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni(JNIEnv *env, jobject obj)
    {
         printf(
    "haha---------go into c!!! ");
    }

          5.为了生成.so文件,创建makefile文件如下:
    libtestjni.so:testjni.o makefile
    gcc -Wall -rdynamic -shared -o libtestjni.so testjni.o
    testjni.o:testjni.c weiqiong.h
    gcc -Wall -c testjni.c -I./ -I/usr/java/j2sdk1.4.0/include -I/usr/java/j2sdk1.4.0/include/linux
    cl:
    rm -rf *.o *.so
    注意:gcc前面是tab空,j2sdk的目录根据自己装的j2sdk的具体版本来写,生成的so文件的名字必须是loadLibrary的参数名前加“lib”。

          6.export LD_LIBRARY_PATH=.,由此设置library路径为当前目录,这样java文件才能找到so文件。一般的做法是将so文件copy到本机的LD_LIBRARY_PATH目录下。

          7.执行java weiqiong,打印出结果:“haha---------go into c!!!”

    四.JNI(Java Native Interface)调用中考虑的问题

          在首次使用JNI的时候有些疑问,后来在使用中一一解决,下面就是这些问题的备忘:

          1。 java和c是如何互通的?
          其实不能互通的原因主要是数据类型的问题,jni解决了这个问题,例如那个c文件中的jstring数据类型就是java传入的String对象 ,经过jni函数的转化就能成为c的char*。
          对应数据类型关系如下表:

    Java 类型

    本地C类型

    说明 

    boolean

    jboolean

    无符号,8 位

    byte

    jbyte

    无符号,8 位

    char

    jchar

    无符号,16 位

    short

    jshort

    有符号,16 位

    int

    jint

    有符号,32 位

    long

    jlong

    有符号,64 位

    float

    jfloat

    32 位

    double

    jdouble

    64 位

    void

    void

    N/A

    JNI 还包含了很多对应于不同 Java 对象的引用类型


          2. 如何将java传入的String参数转换为c的char*,然后使用?
    java传入的String参数,在c文件中被jni转换为jstring的数据类型,在c文件中声明char* test,然后test = (char*)(*env)->GetStringUTFChars(env, jstring, NULL);注意:test使用完后,通知虚拟机平台相关代码无需再访问:(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstring, test);

          3. 将c中获取的一个char*的buffer传递给java?
    这个char*如果是一般的字符串的话,作为string传回去就可以了。如果是含有’\0’的buffer,最好作为bytearray传出,因为可以制定copy的length,如果copy到string,可能到’\0’就截断了。
          有两种方式传递得到的数据:
          一种是在jni中直接new一个byte数组,然后调用函数(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);将buffer的值copy到bytearray中,函数直接return bytearray就可以了。
          一种是return错误号,数据作为参数传出,但是java的基本数据类型是传值,对象是传递的引用,所以将这个需要传出的byte数组用某个类包一下,如下:

    class RetObj
    {
    public byte[] bytearray;
    }

    这个对象作为函数的参数retobj传出,通过如下函数将retobj中的byte数组赋值便于传出。代码如下:

    jclass cls;
    jfieldID fid;
    jbyteArray bytearray;
    bytearray 
    = (*env)->NewByteArray(env,len);
    (
    *env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);
    cls 
    = (*env)->GetObjectClass(env, retobj);
    fid 
    = (*env)->GetFieldID(env, cls, "retbytes""[B"]);
    (
    *env)->SetObjectField(env, retobj, fid, bytearray);

          4. 不知道占用多少空间的buffer,如何传递出去呢?
          在jni的c文件中new出空间,传递出去。java的数据不初始化,指向传递出去的空间即可。

    五.JNI中对JAVA传入数据的处理

          如果传入的是bytearray的话,作如下处理得到buffer:

    char *tmpdata = (char*)(*env)->GetByteArrayElements(env, bytearray, NULL);
    (
    *env)->ReleaseByteArrayElements(env, bytearray, tmpdata, 0);

    六.JAVA调用本地接口后的数据处理问题
    1. java得到的数据是String的话,直接处理就可以了。
    2. 得到的如果是bytearray的话,作如下处理:

    DataInputStream in = new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(bytearray));
    byte []byte1 = new byte[36]; 
    in.read(byte1,
    0,36);
    String string 
    = new String(byte1);
    System.out.println(
    "读出的第一个字段为:"+string);


    作者:CrazyPebble
    出处:http://crazypebble.cnblogs.com/
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