本文爲在 32 位 Windows 平臺上實現 Java 本地方法提供了實用的 示例、步驟和準則。本文中的示例使用 Sun Microsystems 公司創建的 Java Development Kit (JDK) 版本 1.4.1。用 C 語言編寫的本地代碼是用 Microsoft Visual C++6.0編譯器編譯生成。
簡介
近日,由於項目需要,要在WEB頁面實現圖像轉換功能,而VC在圖像轉換方面有着得天獨厚的優勢。我們首先用VC封裝出圖像轉換的DLL,然後用JAVA的本地化方法 JNI調用用於圖像轉換的DLL,最後用JavaBean調用JNI生成的DLL。
通過近幾天在網上找資料和自己的摸索,收穫很多,現總結如下,讓以後做這方面的人少走彎路。
一. JAVA部分
1. 無包的情況:
實例一:
public class MyNative
{
static
{
System.loadLibrary( "MyNative" );
}
public native static void HelloWord();
public native static String cToJava();
}
說明:
1)在JAVA程序中,首先需要在類中聲明所調用的庫名稱System.loadLibrary( String libname );,在庫的搜尋路 徑中定位這個庫。定位庫的具體操作依賴於操作系統。在windows下,首先從當前目錄查找,然後再搜尋”PATH”環境變量列出的目錄。如果找不到該 庫,則會拋出UnsatisfiedLinkError。
2)這裏加載的是JNI生成的DLL,而不是其他生成的DLL的名稱。 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。
3) 還需要對將要調用的方法做本地聲明,關鍵字爲native。並且只需要聲明,而不需要具體實現。 實現放在C中實現,稍後將做說明。
4)如果加了static,表明是靜態方法。如果不加,表明是一般的方法。加與不加,生成的頭文件中有一個參數不同。稍後將做說明。
現在開始編譯它:
用javac MyNative.h編譯它,生成對應的class文件。
用javah MyNative ,就會生成對應的MyNative.h頭文件。剩下的是就開始交給VC來完成了(我們用VC來實現對應的C 實現部分)。
2. 有包的情況:
實例二:
package com..myNative;
public class MyNative
{
static
{
System.loadLibrary( "MyNative" );
}
public native static void HelloWord();
public native static String cToJava();
}
其他與上面相同,就是在用javac和javah時有所不同。對於有包的情況一定要注意這一點,開始時我的程序始終運行都不成功,問題就出在這裏。
javac ./com/myNative/MyNative.java
javah com.myNative.MyNative
上面一句就不用解釋了。對下面的一句解釋一下:本類的前面均是包名。這樣生成的頭文件就是:com.myNative.MyNative.h。 開始 時,在這種情況下我用javah MyNative生成的頭文件始終是MyNative.h。在網上查資料時,看見別人的頭文件名砸那長,我的那短。但不 知道爲什麼,現在大家和我一樣知道爲什麼了吧。:)。有時還需要帶上路徑。具體查看javah的語法。
二.C實現部分
剛纔用 javah MyNative生成的MyNative.h頭文件內容如下:
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include
/* Header for class MyNative */
#ifndef _Included_MyNative
#define _Included_MyNative
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: MyNative
* Method: HelloWord
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord (JNIEnv *, jclass);
/*
* Class: MyNative
* Method: cToJava
* Signature: ()Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJava (JNIEnv *, jclass);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
接下來,就是如何實現它了。其實,用JNI作出的東西也是DLL,被JAVA所調用。
在具體實現的時候,我們只關心兩個函數原型:
JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord(JNIEnv *, jclass); 和 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJava(JNIEnv *, jclass);
現在讓我們開始激動人心的第一步吧 : ) 。在project裏面選擇win32 Dynamic-link Library,然後點擊下一步,其餘的取默認。如果不取默認的,將會有dllmain()函數。取空DLL工程的話,將無這個函數。我在這裏取的是空。
然後選擇 new->File->C++ Source File,生成一個空*.cpp文件。我們把他取名爲MyNative。把 JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord(JNIEnv *, jclass);和 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJava(JNIEnv *, jclass);拷貝到CPP 文件中去。然後把頭文件包含進來。
生成的MyNative.cpp內容如下:
#include
#include "MyNative.h"
JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord (JNIEnv *env, jclass jobject)
{
printf("hello word!\n");
}
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_MyNative_cToJavaJNIEnv *env, jclass obj)
{
jstring jstr;
char str[]="Hello,word!\n";
jstr=env->NewStringUTF(str);
return jstr;
}
在編譯前一定要注意下列情況。
注意:一定要把SDK中的include文件夾中(和它下面的win32文件夾下的頭文件)的幾個頭文件拷貝到VC的 include文件夾中。或者在VC的tools\options\directories中設置,把頭文件給包含進來。
對程序的一點解釋:
1) 前文不是說過,加了static和不加只是一個參數的區別嗎。就是jclass的不同,不加static這裏就是jobject。也就是 JNIEXPORT void JNICALL Java_MyNative_HelloWord(JNIEnv *env, jobject obj)。
2)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 jstring是以JNI爲中介使JAVA的String類型與本地的string溝通的一種類型,我們可以視而不見,就當做String使用(具體對應 見表一)。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(參見有包的情況)。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。
3)NewStringUTF()是JNI函數,從一個包含UTF格式編碼字符的char類型數組中創建一個新的jstring對象。
4) 以上程序片斷jstr=env-> NewStringUTF(str);是C++中的寫法,不必使用env指針。因爲JNIEnv函數的C ++版本包含有直接插入成員函數,他們負責查找函數指針。而對於C的寫法,應改爲:jstr=(*env)->NewStringUTF(env, str);因爲所有JNI函數的調用都使用env指針,它是任意一個本地方法的第一個參數。env指針是指向一個函數指針表的指針。因此在每個JNI函數 訪問前加前綴(*env)->,以確保間接引用函數指針。
在C和Java編程語言之間傳送值時,需要理解這些值類型在這兩種語言間的對應關係。這些都在頭文件jni.h中,用typedef語句聲明瞭這些類在目標平臺上的代價類。頭文件也定義了常量如:JNI_FALSE=0 和 JNI_TRUE=1;
表一說明了Java類型和C類型之間的對應關係。
表一 Java類型和C類型
Java編程語言 C編程語言 字節
boolean jboolean 1
byte jbyte 1
char jchar 2
short jshort 2
int jint 4
long jlong 8
float jfloat 4
double jdouble 8
現在開始對所寫的程序進行編譯。選擇build->rebuild all對所寫的程序進行編譯。點擊 build->build MyNative.DLL生成DLL文件。
也可以用命令行cl來編譯。具體參看其他書籍。
再次強調(曾經爲這個東西大傷腦筋):DLL放置地方
1) 當前目錄。
2) 放在path所指的路徑中
3) 自己在path環境變量中設置一個路徑,要注意所指引的路徑應該到.dll文件的上一級,如果指到.dll,則會報錯。
下面就開始測試我們的所寫的DLL吧(假設DLL已放置正確)。
public class mytest
{
public static void main(String[] args)
{
MyNative a=new MyNative();
a.HelloWord();
System.out.println(a.cToJava());
}
}
注意也要把MyNative.class放在與mytest.java同一個路徑下。現在開始編譯運行mytest,是不是在DOS窗口上輸出:
Hello word!
Hello,world!
以上是我們通過JNI方法調用的一個簡單C程序。但在實際情況中要比這複雜的多。特別是在通過JNI調用其他DLL時,還有很多的地方需要注意。
現在開始來討論包含包的情況,步驟與上面的相同,只是有一點點不同。我們來看其中的一個函數。
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_MyNative_MyNative_HelloWord (JNIEnv *env, jclass jobject)
{
printf("hello word!\n");
}
我們來觀察函數名稱。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。現在這句話應該理解了吧。
我們也寫一個程序來測試包含包的情況。程序略。
javac ./com/MyNative/mytest.java
java mytest
是不是在DOS窗口上也顯示同樣的內容:)。
從 Java 程序調用 C 或 C ++ 代碼的過程由六個步驟組成。我們將在下面幾頁中深入討論每個步驟,但還是先讓我們迅速地瀏覽一下它們。
編寫 Java 代碼。我們將從編寫 Java 類開始,這些類執行三個任務:聲明將要調用的本機方法;裝入包含本機代碼的共享庫;然後調用該本機方法。
編譯 Java 代碼。在使用 Java 類之前,必須成功地將它們編譯成字節碼。
創建 C/C++ 頭文件。C/C++ 頭文件將聲明想要調用的本機函數說明。然後,這個頭文件與 C/C++ 函數實現(請參閱步驟 4)一起來創建共享庫(請參閱步驟 5)。
編寫 C/C++ 代碼。這一步實現 C 或 C++ 源代碼文件中的函數。C/C++ 源文件必須包含步驟 3 中創建的頭文件。
創建共享庫文件。從步驟 4 中創建的 C 源代碼文件來創建共享庫文件。
運行 Java 程序。運行該代碼,並查看它是否有用。我們還將討論一些用於解決常見錯誤的技巧。
步驟 1:編寫 Java 代碼
我們從編寫 Java 源代碼文件開始,它將聲明本機方法(或方法),裝入包含本機代碼的共享庫,然後實際調用本機方法。
這裏是名爲 Sample1.java 的 Java 源代碼文件的示例:
1. public class Sample1
2. {
3. public native int intMethod(int n);
4. public native boolean booleanMethod(boolean bool);
5. public native String stringMethod(String text);
6. public native int intArrayMethod(int[] intArray);
7.
8. public static void main(String[] args)
9. {
10. System.loadLibrary("Sample1");
11. Sample1 sample = new Sample1();
12. int square = sample.intMethod(5);
13. boolean bool = sample.booleanMethod(true);
14. String text = sample.stringMethod("JAVA");
15. int sum = sample.intArrayMethod(
16. new int[]{1,1,2,3,5,8,13} );
17.
18. System.out.println("intMethod: " + square);
19. System.out.println("booleanMethod: " + bool);
20. System.out.println("stringMethod: " + text);
21. System.out.println("intArrayMethod: " + sum);
22. }
23. }
第二步接下來,我們需要將 Java 代碼編譯成字節碼。完成這一步的方法之一是使用隨 SDK 一起提供的 Java 編譯器 javac。用來將 Java 代碼編譯成字節碼的命令是:
javac Sample1.java
第三步是創建 C/C++ 頭文件,它定義本機函數說明。完成這一步的方法之一是使用 javah.exe,它是隨 SDK 一起提 供的本機方法 C 存根生成器工具。這個工具被設計成用來創建頭文件,該頭文件爲在 Java 源代碼文件中所找到的每個 native 方法定義 C 風格的函數。這裏使用的命令是:
javah Sample1
第四步當談到編寫 C/C++ 函數實現時,有一點需要牢記:說明必須和 Sample1.h 的函數聲明完全一樣。我們將研究用於 C 實現和 C++ 實現的完整代碼,然後討論兩者之間的差異
以下是 Sample1.c,它是用 C 編寫的實現:
1. #include "Sample1.h"
2. #include <string.h>
3.
4. JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intMethod
5. (JNIEnv *env, jobject obj, jint num) {
6. return num * num;
7. }
8.
9. JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Sample1_booleanMethod
10. (JNIEnv *env, jobject obj, jboolean boolean) {
11. return !boolean;
12. }
13.
14. JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Sample1_stringMethod
15. (JNIEnv *env, jobject obj, jstring string) {
16. const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, string, 0);
17. char cap[128];
18. strcpy(cap, str);
19. (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, string, str);
20. return (*env)->NewStringUTF(env, strupr(cap));
21. }
22.
23. JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intArrayMethod
24. (JNIEnv *env, jobject obj, jintArray array) {
25. int i, sum = 0;
26. jsize len = (*env)->GetArrayLength(env, array);
27. jint *body = (*env)->GetIntArrayElements(env, array, 0);
28. for (i=0; i<len; i++)
29. { sum += body[i];
30. }
31. (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, array, body, 0);
32. return sum;
33. }
34.
35. void main(){}
步驟 5:創建共享庫文件 第 13 頁(共16 頁)
接下來,我們創建包含本機代碼的共享庫文件。大多數 C 和 C++ 編譯器除了可以創建機器代碼可執行文件以外,也可以創建共享庫文 件。用來創建共享庫文件的命令取決於您使用的編譯器。下面是在 Windows 和 Solaris 系統上執行的命令。
Windows: cl -Ic:\jdk \include -Ic:\jdk\include\win32 -LD Sample1.c -FeSample1.dll
Solaris: cc -G -I/usr /local/jdk/include -I/user/local/jdk/include/solaris Sample1.c -o Sample1.so
最後一步是運行 Java 程序,並確保代碼正確工作。因爲必須在 Java 虛擬機中執行所有 Java 代碼,所以需要使用 Java 運行時環境。完成這一步的方法之一是使用 java,它是隨 SDK 一起提供的 Java 解釋器。所使用的 命令是:
java Sample1
當運行 Sample1.class 程序時,應該獲得下列結果:
PROMPT>java Sample1
intMethod: 25
booleanMethod: false
stringMethod: JAVA
intArrayMethod: 33
PROMPT>
來自ibm的jni教程
關鍵字:C++創建Java虛擬機 C函數調用java方法 java調用C\C++函數 JNI機制 參數傳遞
畢 業設計到了最後階段,沒想到遇到了技術上的難題。java裏調用C函數的方法比較簡單,就是JNI機制。但是要在C\C++裏面調用java類,覺得這裏 有一些有關java底層實現即java虛擬機的有趣問題,比較難。現在就把java與C++的相互調用的方法,實現過程詳細寫下來。
首先,java調用C函數這個過程,《JNI機制》已有講述,這裏不再詳述。現在說說參數傳遞的方法。一個類型的參數在JNI過程中要經過兩次映射。比如在 java程序裏是int類型,JNI裏對應就是jint類型,到了C++程序裏相應轉爲本地類型int,如下表。
Java類型 本地類型 描述
boolean jboolean C/C++8位整型
byte jbyte C/C++帶符號的8位整型
char jchar C/C++ 無符號的16位整型
short jshort C/C++帶符號的16位整型
int jint C/C++帶符號的32位整型
long jlong C/C++ 帶符號的64位整型e
float jfloat C/C++32位浮點型
double jdouble C/C++64位浮點型
> String jstring 字符串對象
Object[] jobjectArray 任何對象的數組
boolean[] jbooleanArray 布爾型數組
byte[] jbyteArray 比特型數組
char[] jcharArray 字符型數組
short[] jshortArray 短整型數組
int[] jintArray 整型數組
long[] jlongArray 長整型數組
float[] jfloatArray 浮點型數組
double[] jdoubleArray 雙浮點型數組
表一 JNI類型映射
此外,我們還可以把數組作爲參數進行傳遞。如函數:
JNIEXPORT void JNICALL Java_pakage_class(JNIEnv *env, jobject, jintArray i){
//class 在java中定義爲native void class(int[] i);
jint* pi = (env)-> GetIntArrayElements(i, 0 );//相當於獲取數組首地址
jsize len = (env)-> GetArrayLength(i);//獲取數組長度
…
(env)->ReleaseIntArrayElements(i, pi, 0 );// 用完後釋放指針
}
函數 Java數組類型 本地類型
GetBooleanArrayElements jbooleanArray jboolean
GetByteArrayElements jbyteArray jbyte
GetCharArrayElements jcharArray jchar
GetShortArrayElements jshortArray jshort
GetIntArrayElements jintArray jint
GetLongArrayElements jlongArray jlong
GetFloatArrayElements jfloatArray jfloat
GetDoubleArrayElements jdoubleArray jdouble
表二 JNI數組存取函數
其 次,我們來看看在C++中如何調用訪問Java的屬性和方法。Java程序必須運行在java虛擬機上。Java程序啓動時會加載java虛擬機。在 jdk1.4\jre\bin目錄下,大家可以看到client和server兩個文件夾,裏面都是jvm.dll。它們都是加載虛擬機的庫函數。兩者有 區別,但只是性能上的區別。如果我們自己加載的話,任何一個都可以。
C++中加載虛擬機:
添加設置以下兩個include 路徑, JDK\INCLUDE; JDK\INCLUDE\WIN32
#define JNI_VERSION_1_4 0x00010004
#pragma comment (lib,"jvm.lib")
#i nclude
#i nclude
typedef jint (JNICALL *JNICreatePROC)(JavaVM **, void **, void *);
main() {
JavaVM *jvm;
JNIEnv *env;
JavaVMInitArgs vm_args;
JavaVMOption options[3];
vm_args.version=JNI_VERSION_1_4;
/* 設置初始化參數*/
options[0].optionString = "-Djava.compiler=NONE";
/*類路徑,相對或絕對,可設多個,分號隔開*/
options[1].optionString = "-Djava.class.path=C:\\dijk\\JNI_Workplace\\MyCap\\MyCap\\Debug;.;..;";
options[2].optionString = " ";
vm_args.nOptions =3;
vm_args.options = options;
vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;
//------------------------------ 加載jvm:
HINSTANCE jvmDll = LoadLibrary(“jdk1.4\\jre\\bin\\server\\jvm.dll”);
if (jvmDll == NULL) printf(" 加載JVM動態庫錯誤。%l", ::GetLastError());
//查找JNI_CreateJavaVM過程。
JNICreatePROC jvmCreateProc = (JNICreatePROC)GetProcAddress(jvmDll, "JNI_CreateJavaVM");
if (jvmCreateProc == NULL)
{
FreeLibrary(jvmDll);
printf(" 查找JNI_CreateJavaVM過程錯誤。%l", ::GetLastError());
}
//創建JVM:
int res = (jvmCreateProc)(&jvm, (void **)&env, &vm_args);
if (res < 0 || jvm == NULL || env == NULL)
{
FreeLibrary(jvmDll);
printf( " 創建JVM發生錯誤。");
}
//---------------------------------------------------------------------------------
j>FindClass(“pakage/class”); //加載啓動類
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || jcl == NULL)
{
FreeLibrary(jvmDll);
printf(" 加載啓動類失敗。");
}
jmethodID mid = env-> GetStaticMethodID(jcl, “methodname” , "([Ljava/lang/String;"V);//此處的參數意義見註解1
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || mid == NULL)
{
FreeLibrary(jvmDll);
printf(" 查找啓動方法失敗。");
}
//-------------------------調用方法:
env-> CallStaticObjectMethod( jcl, mid); // 第3,4…參數就是被調方法的參數
FreeLibrary(jvmDll);
}
註解1:methodname是 java方法名,第三個參數可以這樣得到:命令行下:
javap –p –s class> 雙引號裏頭的就可以作爲相應的參數。
註解2:GetStaticMethodID,CallStaticObjectMethod都是對靜態成員而言,非靜態成員對應 GetMethodID,CallObjectMethod
到此爲止,Java與C++的相互調用就實現了。朋友們請想一想,如果java本地方法的C++函數實現中,又調用java的方法,那該怎麼辦呢?這裏面關係好象比較複雜,繞來繞去很容易讓人糊塗。先寫出源碼:
Java 程序:
import javax.swing.*;
public > static {
System.loadLibrary("mydll");
}
public native static int get();
public native static void set(int i);// 有待c實現的方法
public static void fuction(int i){ // static
System.out.println("I am java fuction "+i);
JFrame j=new JFrame();
j.setVisible(true);
}
public static void main(String[] args)
{
myjava my=new myjava();
my.set(10);
System.out.println(my.get());// 調用c實現的方法
my.fuction(1);
}
}
javac生成 myjava.class,javah myjava生成myjava.h。myjava.h內容大致如下:
JNIEXPORT jint JNICALL Java_myjava_get
(JNIEnv *, jclass);
JNIEXPORT void JNICALL Java_myjava_set
(JNIEnv *, jclass, jint);
新建動態鏈接庫工程mydll,添加myjava頭文件,添加mydll.cpp。mydll.cpp源碼如下:
#i nclude "myjava.h"
int i=0;
JNIEXPORT jint JNICALL Java_myjava_get(JNIEnv *, jclass)
{
return i;
}
JNIEXPORT void JNICALL Java_myjava_set(JNIEnv *env, jclass, jint j)
{
i=j;
// 啓動類
const char StartClass[] = "myjava";
//啓動方法
const char StartMethod[] = "fuction";
j>FindClass(StartClass);
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || jcl == NULL) {
printf(" 加載啓動類失敗。");
return;
}
//啓動方法
jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(jcl, StartMethod , "(I)V");
if (env->ExceptionCheck() == JNI_TRUE || mid == NULL) {
printf(" 查找啓動方法失敗。");
return ;
}
env-> CallStaticObjectMethod( jcl, mid,9);
return ;
}
運行myjava試試看,什麼結果?大家會看到屏幕左上角出現兩個JFrame!!神氣吧,我們在一個程序組中同時實現了C++與Java的相互調用!
我花了兩天才比較地搞懂裏面的機制,畫一張圖