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  • JNI入门

    学习了一下JNI,发表文章的时候不知道该选什么好了,不知道JNI应该属于那个范畴^_^。
      
      1.简介
      
      JNI是Java Native Interface的缩写,它的设计目的是:
      
      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
      
      2.JNI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
      
      ok
      
      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
      
      2) 编译没有什么好说的了
      
      javac HelloWorld.java
      
      3) 生成扩展名为h的头文件
      
      javah ?jni HelloWorld
      
      头文件的内容:
      /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
      #include <jni.h>
      /* 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
      
      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 <stdio.h>
      4 JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj)
      {
      printf("Hello world!\n");
      return;
      }
      
      注意代码2中的第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成。
      
      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。^_^


    3.Java类型和本地类型对应
      
      在如下情况下,需要在本地方法中应用java对象的引用,就会用到类型之间的转换:
      
      1)java方法里面将参数传入本地方法;
      
      2)在本地方法里面创建java对象;
      
      3)在本地方法里面return结果给java程序。
      
      分为如下两种情况:
      
      Java原始类型
      
      像booleans、integers、floats等从Java程序中传到本地方法中的原始类型可以直接使用,下面是java中的原始类型和本地方法中的类型的对应:
      
      Java类型  本地类型  字节(bit)
      
      boolean   jboolean   8, unsigned
      byte    jbyte    8
      char    jchar    16, unsigned
      short    jshort    16
      int     jint     32
      long    jlong    64
      float    jfloat    32
      double   jdouble   64
      void    void     n/a
      
      也就是说如果我在方法中传进去了一个boolean的参数的话,那么我在本地方法中就有jboolean类型与之对应。同理,如果在本地方法中return一个jint的话,那么在java中就返回一个int类型。
      
      Java对象
      
      Java对象做为引用被传递到本地方法中,所有这些Java对象的引用都有一个共同的父类型jobject(相当于java中的Object类是所有类的父类一样)。下面是JNI实现的一些jobject的子类:
      
      4.本地方法中访问java程序中的内容
      
      1)访问String对象:
      
      从java程序中传过去的String对象在本地方法中对应的是jstring类型,jstring类型和c中的char*不同,所以如果你直接当做char*使用的话,就会出错。因此在使用之前需要将jstring转换成为c/c++中的char*,这里使用JNIEnv的方法转换。下面是一个例子:
      
      代码3:
      
      JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Prompt_getLine
      (JNIEnv *env, jobject obj, jstring prompt)
      {
      char buf[128];
      const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, prompt, 0);
      printf("%s", str);
      (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, prompt, str);
      
      这里使用GetStringUTFChars方法将传进来的prompt(jstring类型)转换成为UTF-8的格式,就能够在本地方法中使用了。
      
      注意:在使用完你所转换之后的对象之后,需要显示调用ReleaseStringUTFChars方法,让JVM释放转换成UTF-8的string的对象的空间,如果不显示的调用的话,JVM中会一直保存该对象,不会被垃圾回收器回收,因此就会导致内存溢出。
      
      下面是访问String的一些方法:
      
      ◆GetStringUTFChars将jstring转换成为UTF-8格式的char*
      
      ◆GetStringChars将jstring转换成为Unicode格式的char*
      
      ◆ReleaseStringUTFChars释放指向UTF-8格式的char*的指针
      
      ◆ReleaseStringChars释放指向Unicode格式的char*的指针
      
      ◆NewStringUTF创建一个UTF-8格式的String对象
      
      ◆NewString创建一个Unicode格式的String对象
      
      ◆GetStringUTFLengt获取UTF-8格式的char*的长度
      
      ◆GetStringLength获取Unicode格式的char*的长度
      
      2) 访问Array对象:
      
      和String对象一样,在本地方法中不能直接访问jarray对象,而是使用JNIEnv指针指向的一些方法来是用。
      
      访问Java原始类型数组:
      
      1)获取数组的长度:
      
      代码4:
      
      JNIEXPORT jint JNICALL Java_IntArray_sumArray
      (JNIEnv *env, jobject obj, jintArray arr)
      {
      int i, sum = 0;
      jsize len = (*env)->GetArrayLength(env, arr);
      
      如代码4所示,这里获取数组的长度和普通的c语言中的获取数组长度不一样,这里使用JNIEvn的一个函数GetArrayLength。
      
      2)获取一个指向数组元素的指针:
      
      代码4:
      
      jint *body = (*env)->GetIntArrayElements(env, arr, 0);
      
      使用GetIntArrayElements方法获取指向arr数组元素的指针,注意该函数的参数,第一个是JNIEnv,第二个是数组,第三个是数组里面第三个是数组里面开始的元素
      
      3)使用指针取出Array中的元素
      
      代码5:
      
      for (i=0; i<len; i++) {
      sum += body[i];
      }
      
      这里使用就和普通的c中的数组使用没有什么不同了
      
      4)释放数组元素的引用
      
      代码6:
      
      (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, arr, body, 0);
      
      和操作String中的释放String的引用是一样的,提醒JVM回收arr数组元素的引用。
      
      这里举的例子是使用int数组的,同样还有boolean、float等对应的数组。
      
      获取数组元素指针的对应关系:
      
      函数            数组类型
      
      GetBooleanArrayElements   boolean
      GetByteArrayElements    byte
      GetCharArrayElements    char
      GetShortArrayElements    short
      GetIntArrayElements     int
      GetLongArrayElements    long
      GetFloatArrayElements    float
      GetDoubleArrayElements   double
      
      释放数组元素指针的对应关系:
      Function            Array Type
      ReleaseBooleanArrayElements   boolean
      ReleaseByteArrayElements    byte
      ReleaseCharArrayElements    char
      ReleaseShortArrayElements    short
      ReleaseIntArrayElements     int
      ReleaseLongArrayElements    long
      ReleaseFloatArrayElements    float
      ReleaseDoubleArrayElements   double
      
      访问自定义Java对象数组
      
      The JNI provides a separate set of functions to access elements of object arrays. You can use these functions to get and set individual object array elements.
      
      Note: You cannot get all the object array elements at once.
      
      GetObjectArrayElement returns the object element at a given index.
      
      SetObjectArrayElement updates the object element at a given index.
      
      3) 访问Java对象的方法:
      
      在本地方法中调用Java对象的方法的步骤:
      
      ①.获取你需要访问的Java对象的类:
      
      jclass cls = (*env)->GetObjectClass(env, obj);
      
      使用GetObjectClass方法获取obj对应的jclass。
      
      ②.获取MethodID:
      
      jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "callback", "(I)V");
      
      使用GetMethdoID方法获取你要使用的方法的MethdoID。其参数的意义:
      
      env??>JNIEnv
      
      cls??>第一步获取的jclass
      
      "callback"??>要调用的方法名
      
      "(I)V"??>方法的Signature
      
      ③.调用方法:
      
      (*env)->CallVoidMethod(env, obj, mid, depth);
      
      使用CallVoidMethod方法调用方法。参数的意义:
      
      env??>JNIEnv
      
      obj??>通过本地方法穿过来的jobject
      
      mid??>要调用的MethodID(即第二步获得的MethodID)
      
      depth??>方法需要的参数(对应方法的需求,添加相应的参数)
      
      注:这里使用的是CallVoidMethod方法调用,因为没有返回值,如果有返回值的话使用对应的方法,在后面会提到。
      
      方法的Signature
      
      方法的Signature是由方法的参数和返回值的类型共同构成的,下面是他们的结构:
      
      "(argument-types)return-type"
      
      其中Java程序中参数类型和其对应的值如下:
      
      Signature  Java中的类型
      Z       boolean
      B       byte
      C       char
      S       short
      I       int
      J       long
      F       float
      D       double
      L fully-qualified-class;   fully-qualified-class
      
      [ type  type[]
      
      ( arg-types ) ret-type  method type
      
      一个Java类的方法的Signature可以通过javap命令获取:
      
      javap -s -p Java类名
      
      给调用的函数传参数:
      
      通常我们直接在methodID后面将要传的参数添加在后面,但是还有其他的方法也可以传参数:
      
      CallVoidMethodV可以获取一个数量可变的列表作为参数;
      
      CallVoidMethodA可以获取一个union。
      
      调用静态方法:
      
      就是将第二步和第三步调用的方法改为对应的:
      
      GetStaticMethodID获取对应的静态方法的ID
      
      CallStaticIntMethod调用静态方法
      
      调用超类的方法:
      
      用的比较少,自己看啦。^_^。
      
      4)访问Java对象的属性:
      
      访问Java对象的属性和访问Java对象的方法基本上一样,只需要将函数里面的Method改为Field即可(当然还有不
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/huqingyu/p/580155.html
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