Java: JNI完全手冊(DLLの呼び出す)

  首先引用一篇文章,介紹一個簡單的JNI的調用的過程。
  JAVA以其跨平臺的特性深受人們喜愛,而又正由於它的跨平臺的目的,使得它和本地機器的各種內部聯繫變得很少,約束了它的功能。解決JAVA對本地操作的一種方法就是JNI。
  JAVA通過JNI調用本地方法,而本地方法是以庫文件的形式存放的(在WINDOWS平臺上是DLL文件形式,在UNIX機器上是SO文件形式)。通過調用本地的庫文件的內部方法,使JAVA可以實現和本地機器的緊密聯繫,調用系統級的各接口方法。

  簡單介紹及應用如下:
  一、JAVA中所需要做的工作
  在JAVA程序中,首先需要在類中聲明所調用的庫名稱,如下:

static {
System.loadLibrary(“goodluck”);
}


  在這裏,庫的擴展名字可以不用寫出來,究竟是DLL還是SO,由系統自己判斷。

  還需對將要調用的方法做本地聲明,關鍵字爲native。且只需要聲明,而不需要具體實現。如下:

public native static void set(int i);
public native static int get();


  然後編譯該JAVA程序文件,生成CLASS,再用JAVAH命令,JNI就會生成C/C++的頭文件。

  例如程序testdll.java,內容爲:

public class testdll
{
static
{
System.loadLibrary("goodluck");
}
public native static int get();
public native static void set(int i);
public static void main(String[] args)
{
testdll test = new testdll();
test.set(10);
System.out.println(test.get());
}
}


  用javac testdll.java編譯它,會生成testdll.class。
  再用javah testdll,則會在當前目錄下生成testdll.h文件,這個文件需要被C/C++程序調用來生成所需的庫文件。

  二、C/C++中所需要做的工作
  對於已生成的.h頭文件,C/C++所需要做的,就是把它的各個方法具體的實現。然後編譯連接成庫文件即可。再把庫文件拷貝到JAVA程序的路徑下面,就可以用JAVA調用C/C++所實現的功能了。
  接上例子。我們先看一下testdll.h文件的內容:

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include
/* Header for class testdll */
#ifndef _Included_testdll
#define _Included_testdll
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: testdll
* Method: get
* Signature: ()I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_testdll_get (JNIEnv *, jclass);
/*
* Class: testdll
* Method: set
* Signature: (I)V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_testdll_set (JNIEnv *, jclass, jint);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif


  在具體實現的時候,我們只關心兩個函數原型
  JNIEXPORT jint JNICALL Java_testdll_get (JNIEnv *, jclass); 和
  JNIEXPORT void JNICALL Java_testdll_set (JNIEnv *, jclass, jint);

  這裏JNIEXPORT和JNICALL都是JNI的關鍵字,表示此函數是要被JNI調用的。而jint是以JNI爲中介使JAVA的int類型與本地的int溝通的一種類型,我們可以視而不見,就當做int使用。函數的名稱是JAVA_再加上java程序的package路徑再加函數名組成的。參數中,我們也只需要關心在JAVA程序中存在的參數,至於JNIEnv*和jclass我們一般沒有必要去碰它。

  好,下面我們用testdll.cpp文件具體實現這兩個函數:

#include "testdll.h"
int i = 0;
JNIEXPORT jint JNICALL Java_testdll_get (JNIEnv *, jclass)
{
return i;
}
JNIEXPORT void JNICALL Java_testdll_set (JNIEnv *, jclass, jint j)
{
i = j;
}


  編譯連接成庫文件,本例是在WINDOWS下做的,生成的是DLL文件。並且名稱要與JAVA中需要調用的一致,這裏就是goodluck.dll 。把goodluck.dll拷貝到testdll.class的目錄下,java testdll運行它,就可以觀察到結果了。

我的項目比較複雜,需要調用動態鏈接庫,這樣在JNI傳送參數到C程序時,需要對參數進行處理轉換。纔可以被C程序識別。
  大體程序如下:

public class SendSMS {
static
{
System.out.println(System.getProperty("java.library.path"));
System.loadLibrary("sms");
}
public native static int SmsInit();
public native static int SmsSend(byte[] mobileNo, byte[] smContent);
}



  在這裏要注意的是,path裏一定要包含類庫的路徑,否則在程序運行時會拋出異常:
  java.lang.UnsatisfiedLinkError: no sms in java.library.path
  at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1491)
  at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:788)
  at java.lang.System.loadLibrary(System.java:834)
  at com.mobilesoft.sms.mobilesoftinfo.SendSMS.(SendSMS.java:14)
  at com.mobilesoft.sms.mobilesoftinfo.test.main(test.java:18)
  Exception in thread "main"

  指引的路徑應該到.dll文件的上一級,如果指到.dll,則會報:
  java.lang.UnsatisfiedLinkError: C:/sms.dll: Can't find dependent libraries
  at java.lang.ClassLoader$NativeLibrary.load(Native Method)
  at java.lang.ClassLoader.loadLibrary0(ClassLoader.java:1560)
  at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1485)
  at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:788)
  at java.lang.System.loadLibrary(System.java:834)
  at com.mobilesoft.sms.mobilesoftinfo.test.main(test.java:18)
  Exception in thread "main"

  通過編譯,生成com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS.h頭文件。(建議使用Jbuilder進行編譯,操作比較簡單!)這個頭文件就是Java和C之間的紐帶。要特別注意的是方法中傳遞的參數jbyteArray,這在接下來的過程中會重點介紹。

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include
/* Header for class com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS */
#ifndef _Included_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
#define _Included_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
* Method: SmsInit
* Signature: ()I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS_SmsInit
(JNIEnv *, jclass);
/*
* Class: com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
* Method: SmsSend
* Signature: ([B[B)I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS_SmsSend
(JNIEnv *, jclass, jbyteArray, jbyteArray);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif



  對於我要調用的C程序的動態鏈接庫,C程序也要提供一個頭文件,sms.h。這個文件將要調用的方法羅列了出來。

/*
* SMS API
* Author: yippit
* Date: 2004.6.8
*/
#ifndef MCS_SMS_H
#define MCS_SMS_H
#define DLLEXPORT __declspec(dllexport)
/*sms storage*/
#define SMS_SIM 0
#define SMS_MT 1
/*sms states*/
#define SMS_UNREAD 0
#define SMS_READ 1
/*sms type*/
#define SMS_NOPARSE -1
#define SMS_NORMAL 0
#define SMS_FLASH 1
#define SMS_MMSNOTI 2
typedef struct tagSmsEntry {
int index; /*index, start from 1*/
int status; /*read, unread*/
int type; /*-1-can't parser 0-normal, 1-flash, 2-mms*/
int storage; /*SMS_SIM, SMS_MT*/
char date[24];
char number[32];
char text[144];
} SmsEntry;
DLLEXPORT int SmsInit(void);
DLLEXPORT int SmsSend(char *phonenum, char *content);
DLLEXPORT int SmsSetSCA(char *sca);
DLLEXPORT int SmsGetSCA(char *sca);
DLLEXPORT int SmsSetInd(int ind);
DLLEXPORT int SmsGetInd(void);
DLLEXPORT int SmsGetInfo(int storage, int *max, int *used);
DLLEXPORT int SmsSaveFlash(int flag);
DLLEXPORT int SmsRead(SmsEntry *entry, int storage, int index);
DLLEXPORT int SmsDelete(int storage, int index);
DLLEXPORT int SmsModifyStatus(int storage, int index); /*unread -> read*/
#endif


在有了這兩個頭文件之後,就可以進行C程序的編寫了。也就是實現對JNI調用的兩個方法。在網上的資料中,由於調用的方法實現的都比較簡單,(大多是打印字符串等)所以避開了JNI中最麻煩的部分,也是最關鍵的部分,參數的傳遞。由於Java和C的編碼是不同的,所以傳遞的參數是要進行再處理,否則C程序是會對參數在編譯過程中提出警告,例如;warning C4024: 'SmsSend' : different types for formal and actual parameter 2等。
  Sms.c的程序如下:

#include "sms.h"
#include "com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS.h"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS_SmsInit(JNIEnv * env, jclass jobject)
{
return SmsInit();
}

JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS_SmsSend(JNIEnv * env, jclass jobject, jbyteArray mobileno, jbyteArray smscontent)
{
char * pSmscontent ;
//jsize theArrayLengthJ = (*env)->GetArrayLength(env,mobileno);
jbyte * arrayBody = (*env)->GetByteArrayElements(env,mobileno,0);
char * pMobileNo = (char *)arrayBody;
printf("[%s]/n ", pMobileNo);
//jsize size = (*env)->GetArrayLength(env,smscontent);
arrayBody = (*env)->GetByteArrayElements(env,smscontent,0);
pSmscontent = (char *)arrayBody;
printf("<%s>/n", pSmscontent);
return SmsSend(pMobileNo,pSmscontent);
}



  對於C或C++,在程序上是會有稍微的不同,這可以由讀者對其進行適當的修改。這裏要注意的是GetArrayLength,GetByteArrayElements等這些JNI中已經包含的方法,這些方法是專門對轉換參數類型而提供的。具體的方法有很多,在下一篇中會做專門的介紹。
  在完成了上述的文件後,可以對sms.c進行編譯,生成.dll文件(建議在release中編譯,這樣動態鏈接庫的容積會比較小!)
  完成.dll文件的編譯後,就可以在Java中調用C程序中的方法了。例如文件test.java

public class test {
public test() {
}
public static void main(String[] args) {
byte[] mobileno = {
0x31, 0x33, 0x36, 0x36, 0x31, 0x36, 0x33, 0x30, 0x36, 0x36, 0x37, 0x00};
String smscontentemp = "早上好";
byte[] temp = {0};
try {
byte[] smscontentdb = smscontentemp.getBytes("gbk");
byte[] smscontent = new byte[smscontentdb.length + temp.length];
System.arraycopy(smscontentdb, 0, smscontent, 0, smscontentdb.length);
System.arraycopy(temp, 0, smscontent, smscontentdb.length, temp.length);
SendSMS sendSMS = new SendSMS();
sendSMS.SmsInit();
if (sendSMS.SmsSend(mobileno, smscontent) >= 0) {
System.out.println("chenggong !");
}
else {
System.out.println("shibai !");
}
}catch (Exception ex) {}
}
}



  在這個文件中要注意的有一點,就是在傳遞字節數組到C程序中時,最後的結尾一定要以0結束。這是一個偷懶的做法,不過是個有效的做法。因爲大多數情況下,接口是由第三方提供的。所以我們一般是不知道在C的方法裏,具體是怎麼處理參數的。而C又是要求數組是有長度。所以,在Java中,如果你不想寫程序傳數組的長度,那麼在數組中以0結尾就是最方便的方法了。當然,如果有更好的方法也希望大家提出。

  到這裏,一個完整的Java通過JNI調用動態鏈接庫的程序就完成了。實際上也不是很複雜。只要多注意一下細節,是很容易得出來的。

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