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  • JNI

    引用:http://baike.baidu.com/view/1272329.htm

    使用:http://blog.wiyun.com/?p=87

    JNI是Java Native Interface的缩写,中文为JAVA本地调用。从Java1.1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。

     

    目录

    定义
    设计目的
    书写步骤
    简要使用例子
    调用中考虑的问题
    对JAVA传入数据的处理
    软件开发
    展开
     

    编辑本段定义

      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
      

    JNI

    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。
     

    编辑本段设计目的

      ·标准的java类库可能不支持你的程序所需的特性。
      

    JNI

    ·或许你已经有了一个用其他语言写成的库或程序,而你希望在java程序中使用它。
     
      ·你可能需要用底层语言实现一个小型的时间敏感代码,比如汇编,然后在你的java程序中调用这些功能。
     

    编辑本段书写步骤

      ·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
      

    JNI

    ·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();//所有native关键词修饰的都是对本地的声明
     
      static {
     
      System.loadLibrary("hello"); //载入本地库
     
      }
     
      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,那么你就必须声明该方法为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。
     
      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 */
     
      1. include
     
      /* Header for class HelloWorld */
     
      1. ifndef _Included_HelloWorld
     
      2. define _Included_HelloWorld
      

    JNI

    3. ifdef __cplusplus
     
      extern "C" {
     
      1. endif
     
      /*
     
      * Class: HelloWorld
     
      * Method: displayHelloWorld
     
      * Signature: ()V
     
      * /
     
      JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);
     
      1. ifdef __cplusplus
     
      }
     
      1. endif
     
      2. 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"
     
      

    JNI

      3 //#include other headers
     
      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.
     

    编辑本段简要使用例子

      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
      

    JNI

    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.然后设置classpath为你当前的工作目录,如直接输入命令行:set classpath = weiqiong.class所在的完整目录(如 c:\test)再执行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:
     
      1. include
     
      2. include
     
      JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *env, jobject obj) { printf("haha---------go into c!!!\n"); }
     
      5.为了生成.so文件,创建makefile文件如下:
     
      libtestjni.s o: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!!!”
     

    编辑本段调用中考虑的问题

      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:
      

    JNI

    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 对象的引用类型如下图:
     
      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。
     

    编辑本段对JAVA传入数据的处理

      1. 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);
     

    编辑本段软件开发

      基于JNI的嵌入式手机软件开发实例 下面通过一个实例来描述运用JNI技术在手机上操纵摄像头,捕捉视频并存储图片的过程。

    (1)活动/状态图

      图2为捕捉视频并存储图片的活动/状态图
     
      根据图2的活动/状态,具体的对应步骤如下:
     
      ①发起该流程。
     
      ②发起流程后,建立文件用于存储图片。
     
      ③用指针获得分配的缓冲器,用于存储获得的帧。
     
      ④将指针压栈(序列化缓冲器)。由于手机的内存较小,为了防止内存泄漏,Symbian操作系统有一个Cleanupstack的要求,即在使用指针时,用PushL把指针压入栈中,使用完后再用Pop弹出栈.如果在中间调用导致崩溃的函数时果真出现了问题,那么Cleanupstack可以通过调用该指针的析构函数回收占用的空间。
     
      ⑤操纵摄像头,捕捉视频,并将图像流从摄像头端传到缓冲器。
     
      ⑥将摄像头内的图像流存入缓冲器内,并将缓冲器内的流转化为文件流,存为jpg格式的文件,将指向缓冲器的指针弹栈。
     
      ⑦在过程⑥中,如果使用完了序列化的缓冲器,则要重新序列化缓冲器,以备后面使用。
     
      ⑧当接收到停止视频捕捉的信号后,关闭文件。
     
      ⑨流程结束。

    (2)视频捕捉

      子功能捕捉视频的实现是由操纵摄像头、视频播放(解码器准备)以及建立摄像头和手机之间的连接会话三个活动组成的。其中操纵摄像头是通过调用底层设备的驱动来实现的,需要利用JNI来实现,完成的方法包括准备、建立、删除、销毁摄像头等。视频播放的一系列过程也是通过c++代码来实现的,除了准备、建立、删除、销毁解码器外,还有开始、暂停、停止解码等。建立摄像头和手机之间的连接类似建立客户端和服务器连接,视频流从摄像头传到手机界面是通过多媒体会话来完成的。多媒体会话的建立、关闭、摧毁以及会话建立后的发送、取消、读取数据等也是JNI的应用范畴。
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