什么是JNI
JNI是Java Native Interface的缩写，Java本地接口(JNI)提供了将Java与C/C++、汇编等本地代码集成的方案，该规范使得在 Java 虚拟机内运行的 Java 代码能够与其它编程语言互相操作，包括创建本地方法、更新 Java 对象、调用 Java 方法，引用 Java 类，捕捉和抛出异常等，也允许 Java 代码调用 C/C++ 或汇编语言编写的程序和库。使用java与本地已编译的代码交互，通常会丧失平台可移植性。但是，有些情况下这样做是可以接受的，甚至是必须的。例如，使用一些旧的库，与硬件、操作系统进行交互，或者为了提高程序的性能。JNI标准至少要保证本地代码能工作在任何Java 虚拟机环境。
JNI的编程步骤
- 编写带有native声明的方法的java类
- 使用javac命令编译所编写的java类
- 然后使用javah + java类名生成扩展名为h的头文件
- 使用C/C++实现本地方法
- 将C/C++编写的文件生成动态连接库
利用JNI简单实现自己的Thread
Java 中的线程
在Java里创建并启动一个线程的代码：
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(){
@Override
public void run() {
// do something
}
};
thread.start();
}通过查看 Thread 类的源码，可以发现 start() 方法中最核心的就是调用了 start0() 方法，而 start0() 方法又是一个native方法：
public synchronized void start() {
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
group.add(this);
boolean started = false;
try {
start0(); // 调用本地方法启动线程
started = true;
} finally {
try {
if (!started) {
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
/* do nothing. If start0 threw a Throwable then
it will be passed up the call stack */
}
}
}
// native 本地方法
private native void start0();这里就是通过 Java 代码来调用 JVM 本地的 C 代码，C 中调用系统函数创建线程，并且会反过来调用 Thread 中的 run() 方法，这也是为什么调用了 start() 方法后会自动执行 run() 方法中的逻辑。
操作系统的线程
了解一下 Linux 操作系统中是如何创建一个线程的，创建线程函数：
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
使用 man 命令可以查看 pthread_create，这个函数是linux系统的函数，可以用C或者C++直接调用，函数有四个参数：
- pthread_t *thread：传出参数，调用之后会传出被创建线程的id
- const pthread_attr_t *attr：线程属性，传NULL即可，保持默认属性
- void (start_routine) (void *)： 线程的启动后的主体函数 相当于java当中的run
- void *arg：主体函数的参数，如果没有可以传NULL
在 Linux 上启动一个线程的代码：
#include //头文件
#include
pthread_t pid; //定义一个变量，接受创建线程后的线程id
//定义线程的主体函数
void* thread_entity(void* arg)
{
printf("new Thread!");
}
int main()
{
// 调用操作系统的函数创建线程，注意四个参数
pthread_create(&pid, NULL, thread_entity, NULL);
usleep(100);
printf("main\n");
} Java定义本地方法
下面我们就通过 JNI 技术简单实现一个 Thread 类来模拟线程创建和执行过程。
package com.fantasy;
public class Sample {
static {
// 装载库，保证JVM在启动的时候就会装载，这里的库指的是C程序生成的动态链接库
// Linux下是.so文件，Windows下是.dll文件
System.loadLibrary( "ThreadNative" );
}
public static void main(String[] args) {
new MyThread(() -> System.out.println("Java run method...")).start();
}
}
class MyThread implements Runnable {
private Runnable target;
public MyThread(Runnable target) {
this.target = target;
}
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
public synchronized void start() {
start0();
}
private native void start0();
}编译成class文件：
[root@sdb1 fantasy]# pwd
/root/com/fantasy
[root@sdb1 fantasy]# javac Sample.java
[root@sdb1 fantasy]# ll
total 12
-rw-r--r--. 1 root root 501 Jun 1 22:10 MyThread.class
-rw-r--r--. 1 root root 1176 Jun 1 22:10 Sample.class
-rw-r--r--. 1 root root 692 Jun 1 22:09 Sample.java生成.h头文件：
[root@sdb1 ~]# pwd
/root
[root@sdb1 ~]# javah com.fantasy.MyThread
[root@sdb1 ~]# ll
total 4
drwxr-xr-x. 3 root root 21 Jun 1 22:07 com
-rw-r--r--. 1 root root 429 Jun 1 22:12 com_fantasy_MyThread.h注意：native 方法在哪个类中就使用javah命令生成对应的头文件，运行 javah 命令需要在包路径外面，javah packageName.className。
下面是 com_fantasy_MyThread.h 头文件的内容：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include
/* Header for class com_fantasy_MyThread */
#ifndef _Included_com_fantasy_MyThread
#define _Included_com_fantasy_MyThread
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: com_fantasy_MyThread
* Method: start0
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_fantasy_MyThread_start0
(JNIEnv *, jobject);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif 其中 Java_com_fantasy_MyThread_start0 方法就是需要在C程序中定义的方法。
在注释中我们可以看到有一个 Signature，这个是方法的签名，表示方法的参数类型和返回值类型，简单了解一下：
| Java类型 | Signature | 说明 |
|---|---|---|
| boolean | Z | |
| byte | B | |
| char | C | |
| short | S | |
| int | I | |
| long | L | |
| float | F | |
| double | D | |
| void | V | |
| Object | L+/分隔的完整类名 | 例如：Ljava/lang/String表示String类型 |
| Array | [签名 | 例如: [I表示int类型的数组, [Ljava/lang/String表示String类型的数组 |
| Method | (参数签名)返回类型签名 | 例如: ([I)I表示参数类型为int数组，返回值int类型的方法 |
C/C++实现本地方法
上一步已经生成了.h头文件，现在我们来实现里面定义的方法。创建 thread.c 文件，并编写如下代码：
#include
#include
#include "com_fantasy_MyThread.h" // 导入刚刚编译的那个.h文件
pthread_t pid;
void* thread_entity(void* arg)
{
printf("new Thread!\n");
}
// 这个方法定义要参考.h文件中的方法
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_fantasy_MyThread_start0
(JNIEnv *env, jobject obj){
pthread_create(&pid, NULL, thread_entity, NULL);
sleep(1);
printf("main thread %lu, create thread %lu\n", pthread_self(), pid);
//通过反射调用java中的方法
//找class，使用 FindClass 方法，参数就是要调用的函数的类的完全限定名，但是需要把点换成/
jclass cls = (*env)->FindClass(env, "com/fantasy/MyThread");
//获取 run 方法
jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "run", "()V");
// 调用方法
(*env)->CallVoidMethod(env, obj, mid);
printf("success to call run() method!\n");
} 将这个 thread.c 文件编译为一个动态链接库，命名规则为 libxxx.so，xxx要跟Java中 System.loadLibrary( "ThreadNative") 指定的字符串保持一致，也就是 ThreadNative，编译命令如下：
gcc -fPIC -I /opt/jdk1.8.0_161/include/ -I /opt/jdk1.8.0_161/include/linux -shared -o libThreadNative.so thread.c至此，Java代码与C代码编写与编译完成。
运行Java代码
运行前，还需要将 .so 文件所在路径加入到path中，这样Java才能找到这个库文件，.so 文件的路径为"/root/libThreadNative.so"，所以配置如下：
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/root/让我们来运行Java主类来看一下结果吧！
[root@sdb1 ~]# pwd
/root
[root@sdb1 ~]# ll
total 20
drwxr-xr-x. 3 root root 21 Jun 1 22:07 com
-rw-r--r--. 1 root root 429 Jun 1 22:12 com_fantasy_MyThread.h
-rwxr-xr-x. 1 root root 8336 Jun 1 23:32 libThreadNative.so
-rw-r--r--. 1 root root 666 Jun 1 23:32 thread.c
[root@sdb1 ~]# java com.fantasy.Sample
new Thread!
main thread 139986752292608, create thread 139986681366272
Java run method...
success to call run() method!可以看到输出结果符合我们的预期。通过模拟Thread，也可以得出以下结论：
- Thread 类调用 start() 方法会通过jvm调用系统底层函数创建线程，并且回调 run() 方法
- java 级别的线程其实就是操作系统级别的线程