JNI是Java Native Interface的縮寫。從Java 1.1開始,Java Native Interface (JNI)標準成爲java平臺的一部分,它允許Java代碼和其他語言寫的代碼進行交互。JNI一開始是爲了本地已編譯語言,尤其是C和C++而設計的,但是它並不妨礙你使用其他語言,只要調用約定受支持就可以了。
使用java與本地已編譯的代碼交互,通常會喪失平臺可移植性。但是,有些情況下這樣做是可以接受的,甚至是必須的,比如,使用一些舊的庫,與硬件、操作系統進行交互,或者爲了提高程序的性能。JNI標準至少保證本地代碼能工作在任何Java 虛擬機實現下。
一、JNI(Java Native Interface)的設計目的
·The standard Java class library may not support the platform-dependent features needed by your application.
·You may already have a library or application written in another programming language and you wish to make it accessible to Java applications
·You may want to implement a small portion of time-critical code in a lower-level programming language, such as assembly, and then have your Java application call these functions
二、JNI(Java Native Interface)的書寫步驟
·編寫帶有native聲明的方法的java類
·使用javac命令編譯所編寫的java類
·使用javah ?jni java類名生成擴展名爲h的頭文件
·使用C/C++實現本地方法
·將C/C++編寫的文件生成動態連接庫
·ok
1) 編寫java程序:
這裏以HelloWorld爲例。
代碼1:
class HelloWorld {
public native void displayHelloWorld();
static {
System.loadLibrary("hello");
}
public static void main(String[] args) {
new HelloWorld().displayHelloWorld();
}
}
聲明native方法:如果你想將一個方法做爲一個本地方法的話,那麼你就必須聲明改方法爲native的,並且不能實現。其中方法的參數和返回值在後面講述。
Load動態庫:System.loadLibrary("hello");加載動態庫(我們可以這樣理解:我們的方法displayHelloWorld()沒有實現,但是我們在下面就直接使用了,所以必須在使用之前對它進行初始化)這裏一般是以static塊進行加載的。同時需要注意的是System.loadLibrary();的參數“hello”是動態庫的名字。
main()方法
2) 編譯沒有什麼好說的了
javac HelloWorld.java
3) 生成擴展名爲h的頭文件
javah ?jni HelloWorld
頭文件的內容:
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include
/* Header for class HelloWorld */
#ifndef _Included_HelloWorld
#define _Included_HelloWorld
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: HelloWorld
* Method: displayHelloWorld
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld
(JNIEnv *, jobject);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
(這裏我們可以這樣理解:這個h文件相當於我們在java裏面的接口,這裏聲明瞭一個Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);方法,然後在我們的本地方法裏面實現這個方法,也就是說我們在編寫C/C++程序的時候所使用的方法名必須和這裏的一致)。
4) 編寫本地方法
實現和由javah命令生成的頭文件裏面聲明的方法名相同的方法。
代碼2:
1 #include
2 #include "HelloWorld.h"
3 #include
4 JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj)
{
printf("Hello world!/n");
return;
}
注意代碼2中的第1行,需要將jni.h(該文件可以在%JAVA_HOME%/include文件夾下面找到)文件引入,因爲在程序中的JNIEnv、jobject等類型都是在該頭文件中定義的;另外在第2行需要將HelloWorld.h頭文件引入(我是這麼理解的:相當於我們在編寫java程序的時候,實現一個接口的話需要聲明纔可以,這裏就是將HelloWorld.h頭文件裏面聲明的方法加以實現。當然不一定是這樣)。然後保存爲HelloWorldImpl.c就ok了。
5) 生成動態庫
這裏以在Windows中爲例,需要生成dll文件。在保存HelloWorldImpl.c文件夾下面,使用VC的編譯器cl成。
cl -I%java_home%/include -I%java_home%/include/win32 -LD HelloWorldImp.c -Fehello.dll
注意:生成的dll文件名在選項-Fe後面配置,這裏是hello,因爲在HelloWorld.java文件中我們loadLibary的時候使用的名字是hello。當然這裏修改之後那裏也需要修改。另外需要將-I%java_home%/include -I%java_home%/include/win32參數加上,因爲在第四步裏面編寫本地方法的時候引入了jni.h文件。
6) 運行程序
java HelloWorld就ok。^_^
三、JNI(Java Native Interface)的簡要使用例子
下面是一個簡單的例子實現打印一句話的功能,但是用的c的printf最終實現。一般提供給java的jni接口包括一個so文件(封裝了c函數的實現)和一個java文件(需要調用path的類)。
1. JNI的目的是使java方法中能夠調用c實現的一些函數,比如以下的java類,就需要調用一個本地函數testjni(一般聲明爲private native類型),首先需要創建文件weiqiong.java,內容如下:
class weiqiong
{
static
{
System.loadLibrary("testjni");//載入靜態庫,test函數在其中實現
}
private native void testjni(); //聲明本地調用
public void test()
{
testjni();
}
public static void main(String args[])
{
weiqiong haha = new weiqiong();
haha.test();
}
}
2.然後執行javac weiqiong.java,如果沒有報錯,會生成一個weiqiong.class。
3.然後執行javah weiqiong,會生成一個文件weiqiong.h文件,其中有一個函數的聲明如下:
JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni
(JNIEnv *, jobject);
4.創建文件testjni.c將上面那個函數實現,內容如下:
#include
#include
JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni
(JNIEnv *env, jobject obj)
{
printf("haha---------go into c!!!/n");
}
5.爲了生成.so文件,創建makefile文件如下:
libtestjni.so: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的目錄根據自己裝的j2sdk的具體版本來寫,生成的so文件的名字必須是loadLibrary的參數名前加“lib”。
6.export LD_LIBRARY_PATH=.,由此設置library路徑爲當前目錄,這樣java文件才能找到so文件。一般的做法是將so文件copy到本機的LD_LIBRARY_PATH目錄下。
7.執行java weiqiong,打印出結果:“haha---------go into c!!!”
四.JNI(Java Native Interface)調用中考慮的問題
在首次使用JNI的時候有些疑問,後來在使用中一一解決,下面就是這些問題的備忘:
1。 java和c是如何互通的?
其實不能互通的原因主要是數據類型的問題,jni解決了這個問題,例如那個c文件中的jstring數據類型就是java傳入的String對象,經過jni函數的轉化就能成爲c的char*。
對應數據類型關係如下表:
Java 類型 本地c類型 說明
boolean jboolean 無符號,8 位
byte jbyte 無符號,8 位
char jchar 無符號,16 位
short jshort 有符號,16 位
int jint 有符號,32 位
long jlong 有符號,64 位
float jfloat 32 位
double jdouble 64 位
void void N/A
JNI 還包含了很多對應於不同 Java 對象的引用類型如下圖:
2. 如何將java傳入的String參數轉換爲c的char*,然後使用?
java傳入的String參數,在c文件中被jni轉換爲jstring的數據類型,在c文件中聲明char* test,然後test = (char*)(*env)->GetStringUTFChars(env, jstring, NULL);注意:test使用完後,通知虛擬機平臺相關代碼無需再訪問:(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstring, test);
3. 將c中獲取的一個char*的buffer傳遞給java?
這個char*如果是一般的字符串的話,作爲string傳回去就可以了。如果是含有’/0’的buffer,最好作爲bytearray傳出,因爲可以制定copy的length,如果copy到string,可能到’/0’就截斷了。
有兩種方式傳遞得到的數據:
一種是在jni中直接new一個byte數組,然後調用函數(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);將buffer的值copy到bytearray中,函數直接return bytearray就可以了。
一種是return錯誤號,數據作爲參數傳出,但是java的基本數據類型是傳值,對象是傳遞的引用,所以將這個需要傳出的byte數組用某個類包一下,如下:
class RetObj
{
public byte[] bytearray;
}
這個對象作爲函數的參數retobj傳出,通過如下函數將retobj中的byte數組賦值便於傳出。代碼如下:
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. 不知道佔用多少空間的buffer,如何傳遞出去呢?
在jni的c文件中new出空間,傳遞出去。java的數據不初始化,指向傳遞出去的空間即可。
五.JNI中對JAVA傳入數據的處理
1. 如果傳入的是bytearray的話,作如下處理得到buffer:
char *tmpdata = (char*)(*env)->GetByteArrayElements(env, bytearray, NULL);
(*env)->ReleaseByteArrayElements(env, bytearray, tmpdata, 0);