JNI(Java Native Interface, Java本地接口)编程指南

编程环境

操作系统：Windows 10 版本1809
Java：“11.0.2” 2019-01-15 LTS
GCC：5.1.0 (tdm64-1)
代码编辑器：Sublime Text 3
命令行工具：Git bash
字符编码：UTF-8

一、认识JNI

JNI，全程为Java Native Interface（Java本地接口），是Java语言的本地编程接口，用以对接其他编程语言，如C语言，CUDA C等。在java程序中，我们可以通过JNI实现一些用java语言不便实现的功能，如下：
1）标准的java类库没有提供你的应用程序所需要的功能，通常这些功能是平台相关的（只能由其他语言编写）。
2）你希望使用一些已经有的类库或者应用程序，而他们并非用java语言编写的。
3）程序的某些部分对速度要求比较苛刻，你选择用汇编或者c语言来实现并在java语言中调用他们。
4）为了应用的安全性，会将一些复杂的逻辑和算法通过本地代码（C或C++）来实现，本地代码比字节码难以破解。

二、JNI编程模型

1.实现步骤：

1）在Java类中声明一个native方法，该方法的方法实体将会在.c文件中实现；
2）运行javac得到Java类的字节码文件.class，也即下图中的操作1；
3）运行javac -h 得到一个native方法需要的.h头文件，也即下图中的操作2；
4）编写该native方法的实体在.c文件中，并通过.h头文件和.c源文件生成.dll动态编译库；
5）将动态编译库加载到java.library.path中，运行JVM即可。
详细实现过程及代码解释见下一节。

2. 详细实现

1）编写.java文件，并编译生成相应文件

public class Hello
{
    static
    {  
        System.load(System.getProperty("user.dir")+"//sayHello.dll");//用于添加sayhello.dll
    }
     
    public static native void sayHello();
    public static native int Add(int a, int b);

    @SuppressWarnings("static-access")
    public static void main(String[] args)
    {
        new Hello().sayHello();//调用C语言中的sayHello()方法
        System.out.println(new Hello().Add(2,3));//调用C语言中的sayHello()方法);
    }
}

接下来需要通过命令行输入：
“javac Hello.java” 用以生成 Hello.class文件

“javac -h ./ Hello.java” 用以生成Hello.h文件，其中./表示生成在当前路径下

2）根据Hello.h中的函数声明提示，编写函数实体
hello.h文件内容如下所示：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include 
/* Header for class Hello */

#ifndef _Included_Hello
#define _Included_Hello
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     Hello
 * Method:    sayHello
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_Hello_sayHello
  (JNIEnv *, jclass);

/*
 * Class:     Hello
 * Method:    Add
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_Hello_Add
  (JNIEnv *, jclass, jint, jint);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

关注到其中

这就是我们需要用到的函数声明头部，接下来编写函数实体如下：

#include "Hello.h"//包含javac -h生成的头文件
#include 
 
JNIEXPORT void JNICALL Java_Hello_sayHello(JNIEnv *env, jclass jc)
{
    printf("Hello，JNI");    
}

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Hello_Add(JNIEnv *env, jclass jc, jint a, jint b)
{
    return a+b;  
}

3）生成动态编译库文件
通过以下指令，生成sayHello.dll文件(这里源文件与函数同名，不建议这么做)：

gcc -m64  -Wl,--add-stdcall-alias -I"C:\Program Files\Java\jdk-11.0.2\include" -I"C:\Program Files\Java\jdk-11.0.2\include\win32" -shared -o sayHello.dll sayHello.c

4）运行Hello.class文件

三、相关文章

完整工程Github：
https://github.com/ZhangPHinNEU/Demo_JNI
JNI介绍：
https://www.cnblogs.com/zh1164/p/6283831.html
Java.library.path（这部分在代码中未具体实现，后续再继续学习）：
https://fahdshariff.blogspot.com/2011/08/changing-java-library-path-at-runtime.html
https://blog.csdn.net/u013517229/article/details/79530140
https://www.cnblogs.com/ylz8401/p/9605498.html
https://blog.csdn.net/cruise_h/article/details/41575481
https://www.cnblogs.com/minteliu/p/5829061.html
静态编译与动态编译：
https://blog.csdn.net/andrewniu/article/details/76443348
https://www.cnblogs.com/king-lps/p/7757919.html
JNI与CUDA ：
https://blog.csdn.net/lllzzh123321/article/details/53520815
http://blog.sina.com.cn/s/blog_e05bc2770102y29r.html