什麼是JNI
JNI是Java native interface的簡寫,可以譯作Java原生接口。Java可以通過JNI調用C/C++的庫,這對於那些對性能要求比較高的Java程序無疑是一個福音。
使用JNI也是有代價。大家都知道JAVA程序是運行在JVM之上的,可以做到平臺無關。但是如果Java程序通過JNI調用了原生的代碼(比如 c/c++等),則Java程序就喪失了平臺無關性。最起碼需要重新編譯原生代碼部分。所以應用JNI需要好好權衡,不到萬不得已,請不要選擇JNI,可 以選擇替代方案,比如TCP/IP進行進程間通訊等等。這也是爲什麼谷歌的Android平臺的底層雖然用JNI實現,但是他不建議開發人員用JNI來開 發Android上面的應用的原因。將會喪失Android上面的應用程序平臺無關性。
JNI的簡單示例
下面我就用JNI實現一個經典的“Hello World”程序。該程序在Java中通過JNI調用c函數實現“Hello World”的輸出。創建該程序分爲以下步驟:
1、創建一個Java程序(HelloWorld.java)定義原生的c/c++函數。
2、用javac編譯HelloWorld.java生成HelloWorld.class。
3、用javah帶-jni參數編譯HelloWorld.class生成HelloWorld.h文件,該文件中定義了c的函數原型。在實現c函數的時候需要。
4、創建HelloWorld.c,實現HelloWorld.h定義的函數。
5、編譯HelloWorld.c生成libHelloWorld.so。
6、在java虛擬機運行java程序HelloWorld。
下面我們就一步一步來實現這個程序。
創建HelloWorld.java
class HelloWorld { private native void print(); public static void main(String[] args) { new HelloWorld().print(); } static { System.loadLibrary("HelloWorld"); } }
注意print方法的聲明,關鍵字native表明該方法是一個原生代碼實現的。另外注意static代碼段的System.loadLibrary調用,這段代碼表示在程序加載的時候,自動加載libHelloWorld.so庫。
編譯HelloWorld.java
在命令行中運行如下命令:
javac HelloWorld.java
在當前文件夾編譯生成HelloWorld.class。
生成HelloWorld.h
在命令行中運行如下命令:
javah -jni HelloWorld
在當前文件夾中會生成HelloWorld.h。打開HelloWorld.h將會發現如下代碼:
/* 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
該文件中包含了一個函數Java_HelloWorld_print的聲明。這裏麪包含兩個參數,非常重要,後面講實現的時候會講到。
實現HelloWorld.c
創建HelloWorld.c文件輸入如下的代碼:
#include <jni.h> #include <stdio.h> #include "HelloWorld.h" JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_print(JNIEnv *env, jobject obj) { printf("Hello World!\n"); }
注意必須要包含jni.h頭文件,該文件中定義了JNI用到的各種類型,宏定義等。
另外需要注意Java_HelloWorld_print的兩個參數,本例比較簡單,不需要用到這兩個參數。但是這兩個參數在JNI中非常重要。
env代表java虛擬機環境,Java傳過來的參數和c有很大的不同,需要調用JVM提供的接口來轉換成C類型的,就是通過調用env方法來完成轉換的。
obj代表調用的對象,相當於c++的this。當c函數需要改變調用對象成員變量時,可以通過操作這個對象來完成。
編譯生成libHelloWorld.so
在Linux下執行如下命令來完成編譯工作:
cc -I/usr/lib/jvm/java-6-sun/include/linux/ -I/usr/lib/jvm/java-6-sun/include/ -fPIC -shared -o libHelloWorld.so HelloWorld.c
在當前目錄生成libHelloWorld.so。注意一定需要包含Java的include目錄(請根據自己系統環境設定),因爲Helloworld.c中包含了jni.h。
另外一個值得注意的是在HelloWorld.java中我們LoadLibrary方法加載的是 “HelloWorld”,可我們生成的Library卻是libHelloWorld。這是Linux的鏈接規定的,一個庫的必須要是:lib+庫 名+.so。鏈接的時候只需要提供庫名就可以了。
運行Java程序HelloWorld
大功告成最後一步,驗證前面的成果的時刻到了:
java HelloWorld
如果你這步發生問題,如果這步你收到java.lang.UnsatisfiedLinkError異常,可以通過如下方式指明共享庫的路徑:
java -Djava.library.path='.' HelloWorld
當然還有其他的方式可以指明路徑請參考《在Linux平臺下使用JNI》。
我們可以看到久違的“Hello world!”輸出了。
總結
本文只是一個JNI簡單調用,當然JNI還有很多東西需要學習。如有錯誤之處請不吝指教。
參考文章:
The Java Native Interface Programmer’s Guide and Specification