JNI

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定义 JNI是Java Native Interface 的缩写,中文为JAVA本地调用。从 Java 1.1开始,Java Native Interface (JNI)标准成为java平台的一部分,它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI一开始是为了本地已编译语言,尤其是C和C++而设计的,但是它并不妨碍你使用其他语言,只要调用约定受支持就可以了。
  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,比如,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标准至少保证本地代码能工作在任何Java 虚拟机 实现下。

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设计目的 ·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

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书写步骤 ·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
  ·使用javah ?jni 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
  ·ok
   1) 编写java程序:这里以HelloWorld为例。
  代码1:
  class HelloWorld {
  public native void displayHelloWorld();
  static {
  System.loadLibrary("hello");
  }
  public static void main(String[] args) {
  new HelloWorld().displayHelloWorld();
  }
  }
  声明native方法:如果你想将一个方法做为一个本地方法的话,那么你就必须声明改方法为native的,并且不能实现。其中方法的参数和返回值在后面讲述。 Load动态库:System.loadLibrary("hello");加载动态库(我们可以这样理解:我们的方法 displayHelloWorld()没有实现,但是我们在下面就直接使用了,所以必须在使用之前对它进行初始化)这里一般是以static块进行加载的。同时需要注意的是 System .loadLibrary();的参数“hello”是动态库的名字。
   2) 编译
  没有什么好说的了 javac HelloWorld.java
   3) 生成扩展名为h的头文件 javah ?
  jni HelloWorld 头文件的内容: /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
  1. include
  /* Header for class HelloWorld */
  1. ifndef _Included_HelloWorld
  2. define _Included_HelloWorld
  3. ifdef __cplusplus
  extern "C" {
  1. endif
  /*
  * Class: HelloWorld
  * Method: displayHelloWorld
  * Signature: ()V
  * /
  JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);
  1. ifdef __cplusplus
  }
  1. endif
  2. endif
  (这里我们可以这样理解:这个h文件相当于我们在java里面的接口,这里声明了一个 Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);方法,然后在我们的本地方法里面实现这个方法,也就是说我们在编写 C/C++ 程序的时候所使用的方法名必须和这里的一致)。
   4) 编写本地方法实现和由javah命令生成的头文件里面声明的方法名相同的方法。
  代码2:
  1 #include "jni.h"
  2 #include "HelloWorld.h"
  3 //#include other headers
  4 JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj)
  {
  printf("Hello world!/n");
  return;
  }
  注意代码2中的第1行,需要将jni.h(该文件可以在%JAVA_HOME%/include文件夹下面找到)文件引入,因为在程序中的JNIEnv、 jobject等类型都是在该头文件中定义的;另外在第2行需要将HelloWorld.h头文件引入(我是这么理解的:相当于我们在编写java程序的时候,实现一个接口的话需要声明才可以,这里就是将HelloWorld.h头文件里面声明的方法加以实现。当然不一定是这样)。然后保存为 HelloWorldImpl.c就ok了。
   5) 生成动态库
  这里以在Windows中为例,需要生成dll文件。在保存HelloWorldImpl.c文件夹下面,使用VC的编译器cl成。 cl -I%java_home%/include -I%java_home%/include/win32 -LD HelloWorldImp.c -Fehello.dll 注意:生成的dll文件名在选项-Fe后面配置,这里是hello,因为在HelloWorld.java文件中我们loadLibary的时候使用的名字是hello。当然这里修改之后那里也需要修改。另外需要将-I%java_home%/include -I%java_home%/include/win32参数加上,因为在第四步里面编写本地方法的时候引入了jni.h文件。
   6) 运行程序 java HelloWorld就ok.

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简要使用例子 下面是一个简单的例子实现打印一句话的功能,但是用的c的printf最终实现。一般提供给java的jni接口包括一个so文件(封装了c函数的实现)和一个java文件(需要调用path的类)。
  1. JNI的目的是使java方法中能够调用c实现的一些函数,比如以下的java类,就需要调用一个本地函数testjni(一般声明为private native类型),首先需要创建文件weiqiong.java,内容如下:
  class weiqiong { static { System.loadLibrary("testjni");//载入静态库,test函数在其中实现 } private native void testjni(); //声明本地调用 public void test() { testjni(); } public static void main(String args[]) { weiqiong haha = new weiqiong(); haha.test(); } }
  2.然后执行javac weiqiong.java,如果没有报错,会生成一个weiqiong.class。
  3.然后设置classpath为你当前的工作目录,如直接输入命令行:set classpath = weiqiong.class所在的完整目录(如 c:/test)再执行javah weiqiong,会生成一个文件weiqiong.h文件,其中有一个函数的声明如下:
  JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *, jobject);
  4.创建文件testjni.c将上面那个函数实现,内容如下:
  1. include
  2. include
  JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *env, jobject obj) { printf("haha---------go into c!!!/n"); }
  5.为了生成.so文件,创建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的目录根据自己装的j2sdk的具体版本来写,生成的so文件的名字必须是loadLibrary的参数名前加“lib”。
  6.export LD_LIBRARY_PATH=.,由此设置library路径为当前目录,这样java文件才能找到so文件。一般的做法是将so文件copy到本机的LD_LIBRARY_PATH目录下。
  7.执行java weiqiong,打印出结果:“haha---------go into c!!!”

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调用中考虑的问题 在首次使用JNI的时候有些疑问,后来在使用中一一解决,下面就是这些问题的备忘:
  1。 java和c是如何互通的?
  其实不能互通的原因主要是数据类型的问题,jni解决了这个问题,例如那个c文件中的jstring数据类型就是java传入的String对象,经过jni函数的转化就能成为c的char*。
  对应数据类型关系如下表:
  Java 类型 本地c类型 说明 boolean jboolean 无符号,8 位 byte jbyte 无符号,8 位 char jchar 无符号,16 位 short jshort 有符号,16 位 int jint 有符号,32 位 long jlong 有符号,64 位 float jfloat 32 位 double jdouble 64 位 void void N/A
  JNI 还包含了很多对应于不同 Java 对象的引用类型如下图:
  2. 如何将java传入的String参数转换为c的char*,然后使用?
  java传入的String参数,在c文件中被jni转换为jstring的数据类型,在c文件中声明char* test,然后test = (char*)(*env)->GetStringUTFChars(env, jstring, NULL);注意:test使用完后,通知虚拟机平台相关代码无需再访问:(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstring, test);
  3. 将c中获取的一个char*的buffer传递给java?
  这个char*如果是一般的字符串的话,作为string传回去就可以了。如果是含有’/0’的buffer,最好作为bytearray传出,因为可以制定copy的length,如果copy到string,可能到’/0’就截断了。
  有两种方式传递得到的数据:
  一种是在jni中直接new一个byte数组,然后调用函数(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);将buffer的值copy到bytearray中,函数直接return bytearray就可以了。
  一种是return错误号,数据作为参数传出,但是java的基本数据类型是传值,对象是传递的引用,所以将这个需要传出的byte数组用某个类包一下,如下:
  class RetObj { public byte[] bytearray; } 这个对象作为函数的参数retobj传出,通过如下函数将retobj中的byte数组赋值便于传出。代码如下: 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. 不知道占用多少空间的buffer,如何传递出去呢?
  在jni的c文件中new出空间,传递出去。java的数据不初始化,指向传递出去的空间即可。

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对JAVA传入数据的处理 1. 如果传入的是bytearray的话,作如下处理得到buffer:
  char *tmpdata = (char*)(*env)->GetByteArrayElements(env, bytearray, NULL); (*env)->ReleaseByteArrayElements(env, bytearray, tmpdata, 0);

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扩展阅读:
1. http://www.java2000.net/p11161 JAVA通过JNI获得CPU的使用率(Usage Rate)
2.crybaby2005.bokee.com
3.miniufo.bokee.com
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java JAVA2000 SUN 接口
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