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  • 【java&&jni】jni入门篇

    【序】我是为了android研究需要才开始研究JNI的。阅读本例文之前希望你按照上一篇【java】Windows7 下环境变量设置已经对环境变量进行正确设置


    本文通过一个简单的例子来演示如何使用JNI。我们写一个JAVA程序,并用它调用一个C函数来打印“Hello World!”。

    这个过程包含下面几步:

    1、 创建一个类(HelloWorld.java)声明本地方法。

    2、 使用javac编译源文件HollowWorld.java,产生HelloWorld.class。使用javah –jni来生成C头文件(HelloWorld.h),这个头文件里面包含了本地方法的函数原型。

    3、 用C/C++代码写函数原型的实现。

    4、 把C/C++函数实现编译成一个本地库,生成libHelloWorld.so。

    5、 使用java命令运行HelloWorld程序,类文件HelloWorld.class和本地库(libHelloWorld.so)在运行时被加载。

    现在我们按上述步骤一步步的实现:

    一、创建HelloWorld.java

    class HelloWorld
    {
        private native void print();
        public static void main(String[] args)
        {
            new HelloWorld().print();
        }
    
        static
        {
            System.loadLibrary("HelloWorld");
        }
    }

    二、生成HelloWorld.class、HelloWorld.h

    1. 编译HelloWorld.java生成HelloWorld.class

    CD到HelloWorld.java所在的目录,在命令行中运行如下命令:

    javac HelloWorld.java

    在当前文件夹编译生成HelloWorld.class。

    2.生成HelloWorld.h

    在命令行中运行:

    javah -jni HelloWorld    //记住是javah  而不是  java

    可能会提示如下错误:

    错误:无法访问HelloWorld

    未找到HelloWorld的类文件

    错误的原因的是java的classpath没有包含当前路劲,解决办法有两种:
    用下面的命令行代替
    javah -classpath $PWD -jni HelloWorld     //其中$PWD为当前路径,在win7下做好写上绝对路径
    或者:

    export CLASSPATH=$CLASSPATH:$PWD; javah -jni HelloWorld   //Linux编译环境下的命令

    这样就在能在当前目录下生成了HelloWorld.h,内容如下:

    /* 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:    print
     * Signature: ()V
     */
    JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_print
      (JNIEnv *, jobject);
    
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif
    #endif

    该文件中包含了一个函数Java_HelloWorld_print的声明。这里面包含两个参数,非常重要,后面讲实现的时候会讲到。

    三、用C/C++代码写函数原型的实现

    在当前目录下创建HelloWorld.cpp, 内容如下:

    #include <jni.h>
    #include <stdio.h>
    #include "HelloWorld.h"
    
    JNIEXPORT void JNICALL 
    
        Java_HelloWorld_print(JNIEnv *env, jobject obj)
    {
        printf("Hello World!\n");
    }
    注意必须要包含jni.h头文件,该文件中定义了JNI用到的各种类型,宏定义等。jni头文件存在于你jdk的安装路径下,比如我的jdk安装在 /usr/lib/jvm/java-1.5.0-sun 目录下, 那么jni.h就存在于/usr/lib/jvm/java-1.5.0-sun/include目录下,这个路径待会会用到。


    函数返回类型
    jstring代表的是返回类型。这里应该表示的是java的String.

    JNIEXPORT  JNICALL代表的是函数被JNI调用
    函数名字
    函数名字首先是前缀java,然后是要调用该JNI的Java类的路径,HelloWorld
    接着是Java中申明的函数的名字 print
    函数参数
    第一个参数永远应该是JNIEnv* env,
    第二个参数jobject thiz是java中的this指针。
    第三个参数开始是Java的函数中的参数。


    另外需要注意Java_HelloWorld_print的两个参数,本例比较简单,不需要用到这两个参数。但是这两个参数在JNI中非常重要。env代表java虚拟机环境,Java传过来的参数和c有很大的不同,需要调用JVM提供的接口来转换成C/C++类型的,就是通过调用env方法来完成转换的。obj代表调用的对象,相当于c++的this。当 c/C++ 函数需要改变调用对象成员变量时,可以通过操作这个对象来完成。

    四、 把C/C++函数实现编译成一个本地库,生成libHelloWorld.so

    在终端执行如下命令生成libHelloWorld.so:

    g++ -I/usr/lib/jvm/java-1.5.0-sun/include/linux/ -I/usr/lib/jvm/java-1.5.0-sun/include/ -fPIC -shared -o libHelloWorld.so HelloWorld.cpp

    在当前目录生成libHelloWorld.so。注意一定需要包含Java的include目录(请根据自己系统环境设定),因为Helloworld.c中包含了jni.h。

    另外一个值得注意的是在HelloWorld.java中我们LoadLibrary方法加载的是“HelloWorld”,可我们生成的Library却是libHelloWorld。这是Linux的链接规定的,一个库的必须要是:lib+库名+.so。链接的时候只需要提供库名就可以了

    五、 使用java命令运行HelloWorld程序  (执行环境为Linux,.so为Linux下动态库,不要试图在Windows下运行)

    在终端中输入运行HelloWorld程序:

    java HelloWorld
    能会出现如下错误:

    Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: HelloWorld

    出现这个错误也是因为CLASSPATH环境变量没有包含当前目录,解决方法与上面提到的一样:

    java -classpath $PWD HelloWorld

    或者:

    export CLASSPATH=$CLASSPATH:$PWD; java HelloWorld

    紧接着可能也会出现下面的一个错误:

    Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: no HelloWorld in java.library.path
    at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1682) 
    at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:822) 
    at java.lang.System.loadLibrary(System.java:993) 
    at HelloWorld.<clinit>(HelloWorld.java:11)

    这个错误的原因是LD_LIBRARY_PATH环境变量没有包含当前目录,HelloWorld程序无法找到libHelloWorld.so这个库,解决办法如下:

    export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PWD; export CLASSPATH=$CLASSPATH:$PWD; java HelloWorld

    这样就能看到我们想要的结果了:

    Hello World!

    其实,在生成HelloWorld.h之前,我们就可以先修改好 LD_LIBRARY_PATH、CLASSPATH 这两个环境变量:

    export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PWD; export CLASSPATH=$CLASSPATH:$PWD

    这样生成HelloWorld.h 就只需命令: javah –jni HelloWorld; 运行HelloWorld只需命令: java HelloWorld 了。

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