用JNI实现java程序对c++库的调用

一、基本介绍

1、JNI是什么？

      Java本机接口（Java Native Interface (JNI)）是本机编程接口，它是JDK的一部分，JNI它提供了若干的API,实现了和Java和其他通信（主要是C&C++）。

2、JNI有什么用？

      JNI最常见的两个应用:从Java程序调用C/C++，以及从C/C++程序调用Java代码。

3、使用JNI需要什么环境？

      (1)、JDK

     工具及组件：(Java编译器：javac.exe 、JVM ：java.exe 、本地方法C文件生成器：javah.exe)

     库文件和头文件：jni.h( C头文件)、jvm.lib 和jvm.dll(windows下) 或libjvm.so(linux下)。

     (2)、能够创建动态链接库的C和C++编译器

     最常见的两个C编译器是用于Windows的Visual C++ 或用于基于UNIX系统的gcc/g++。

二、Java调用C++代码的完美方法

     JNI是Java与C++之间的桥梁，它们之间的层次关系如下图所示：、

 

（1）、实现java端代码

根据c++代码的接口定义，封装一个java版本的接口实现，以分词为例，在c++中定义的接口为：

那么在java中对应这些接口的实现，new一个java文件WordSegment.java：

在java只需要定义函数，在JNI层中实现，跟普通的java函数定义唯一区别是多了一个native关键字。

 

（2）、生成JNI层的header文件

将上面的java文件用javac编译：

如果Windows下就进入cmd，linux直接终端中，cd到WordSegment.java所在的目录下，执行

javac WordSegment.java

执行成功，会在当前路径下生成一个WordSegment.class文件，这个是java编译出来的文件。

然后再执行（注意，是WordSegment，不带.class后缀）

javah WordSegment

生成JNI的头文件。执行成功会生成WordSegment.h文件，在头文件中可以看到JNI对java接口做了转译

从.h文件中函数名称可以看到，jd_com这部分是对应WordSegment.java中package的路径，WordSegment是java的类名，后边是接口函数名称，

这个也是JNI与java中函数进行连接的一个标识，就是说如果你改了java文件中的类名、package名称或者接口名称，其实也没有必要再走一遍以上步骤

重新生成.h文件，直接把JNI层的函数名称改一下就可以了。另外这个WordSegment.h的文件名也不重要，改了也没关系，这几个函数定义，你可以拷贝到任意

一个头文件中，只要将它们实现即可。

函数参数的部分

• 第一个JNIEnv*，这个参数是java的环境参数，JNI也是主要通过它实现C++与java的互通
• 第二个Jobject是调用这个接口的java对象，在我们例子中就是WordSegment.java中WordSegment类的对象
• 后边接下来才是接口函数真正的参数

在JNI对java中的各种数据类型也进行的转译，这些定义都在jni.h中。

比如 String ->jstring ，int->jint 。java中所有的对象类型，在JNI中都统一标识为jobject

（3）、实现JNI接口

接口的实现就比较简单了，可以直接在.h中实现，也可以再new一个WordSegment.cpp文件，在cpp文件中实现函数

在我们的例子中比较简单，直接调用分词那边提供好的接口就可以了。

在JNI实现函数中调用C++的接口StringSegment()，是java对c++的调用，接下来就以上面Java_jd_com_WordSegment_StringSegment函数中的ArrayList为例，看一下怎么样实现jc++调用java的

1. 获取一个java对象类，jclass cls_ArrayList = env->FindClass("java/util/ArrayList");
2. 获取这个类的构造函数的函数ID：jmethodID construct = env->GetMethodID(cls_ArrayList,"","()V");
3. 通过构造函数ID，构建一个java类对象实例 ：jobject obj_ArrayList = env->NewObject(cls_ArrayList,construct,"");
4. 获取类Arraylist的add函数的函数ID：jmethodID arrayList_add = env->GetMethodID(cls_ArrayList,"add","(Ljava/lang/Object;)Z"); //第二个参数是函数名称（字符串），第三个是这个函数的参数、返回值，也是个字符串格式的
5. 调用Arraylist的add函数：env->CallObjectMethod(obj_ArrayList, arrayList_add, jstr);

这里有个问题是，JNI下java和c++的各种标准基本数据类型是可以通用的，比如int long 、bool、float这些，但只要是对象类型就不可以了

所以string 到jstring需要做一个转换，另外vector也要转换成java下的ArrayList。下面一段代码是c++的string转换成JNI的jstring的函数。

（4）、生成动态库

JNI接口实现完成以后，可以有两种方法生成动态库

1、将JNI的实现WordSegment.h、WordSegment.cpp和分词的代码合到一个工程中，然后生成一个WordSegment.so动态库

2、分词代码自己打包成一个静态库libsegment.a，然后再单独编译WordSegment.cpp，编译时加入参数-lsegment，引入静态库，生成WordSegment.so

在java程序中又是怎么调用c++动态库的呢？

很简单，跟c++类似

• 如果你只是在你的java工程中调用C++的动态库使用的话，需要指定动态库的存放位置

java -Djava.library.path= //启动java的时候配置好非java类包的位置

java.library.path是非java类包的位置如（dll,so）

如果你是用eclipse的话，工程右键properties->java Build Path->Libraries，找到JRE System Library下边的Native library location 然后edit，改成你的动态库存放位置

• 这里需要注意的是，如果你的java程序也是包装的一个接口的话，也就是说你要搞成一个jar包给别人用的时候，那么需要将WordSegment.so动态库一起打包起来，

解决方法是是在java的project中，加入一个natives文件夹，将WordSegment.so放进去，然后打jar包的时候natives文件夹也打进去

上面代码可以看到在load动态库的时候，做了一点小技巧，就是用的

NativeUtils.loadLibraryFromJar("/natives/"+System.mapLibraryName("WordSegment"));

这个util也比较简单，就是创建一个临时目录，把动态库拷贝过去，然后load进去

NativeUtil的git地址：https://github.com/adamheinrich/native-utils

（5）、环境、配置等其他设置

JNI要依赖jni.h这个头文件，这个需要在jdk的安装目录下的include目录下找，例如我的jdk安装目录在C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_181\include下，

另外在include下的win32文件夹中有个jni_md.h文件，需要把这两个头文件拷贝到WordSegment.h的目录下，把 #include 改成#include "jni.h"

（6）如果接口是C++的，怎么存放指针？

jni提供的是存c的接口，只有函数，调用c++接口init中会new一个对象出来，怎么样保存它呢？因为访问其他接口的时候要通过对象指针来调用c++函数。

解决方案：在java中定义一个long成员来保存对象指针

 

在jni中存取方法：

//保存指针
WordSeggerInterface* pWordSegmentInterface = new WordSeggerInterface();
jfieldID f_segmentPointAddr = env->GetFieldID(env->GetObjectClass(obj), "m_segmentPointAddress", "J");
if (!f_segmentPointAddr)
{
     env->SetLongField(obj, f_segmentPointAddr, (jlong)pWordSegmentInterface);
}

//获取指针
WordSeggerInterface* pWordSegmentInterface = NULL;
jfieldID f_segmentPointAddr = env->GetFieldID(env->GetObjectClass(obj), "m_segmentPointAddress", "J");
if (f_segmentPointAddr)
{
	pWordSegmentInterface = (WordSeggerInterface*)env->GetLongField(obj, f_segmentPointAddr);
}	

 这里要注意的是在java中保存类型对应的声明，int 对应是I，long是J，那么获取fieldId的时候

env->GetFieldID(env->GetObjectClass(obj), "m_segmentPointAddress", "J")

获取保存值的时候

env->Get LongField(obj, f_segmentPointAddr)

 jni.h中有个对应表

typedef union jvalue {
    jboolean z;
    jbyte    b;
    jchar    c;
    jshort   s;
    jint     i;
    jlong    j;
    jfloat   f;
    jdouble  d;
    jobject  l;
} jvalue;

 这个声明写错了，会提示找不到Field的