Java: JNI完全手冊

http://developer.51cto.com/art/200509/2815.htm

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。

最近在公司裏做了一個手機的項目，需要JAVA程序在發送短信的時候和第三方的短信服務器連接。短信接口是用C++寫的。琢磨了三天，大致搞懂了JNI的主體部分。先將心得整理，希望各位朋友少走彎路。
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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