简析java JNI技术

前言

   认识JNI(Java Native Interface)技术，了解Java调用本地C/C++库的简单原理以及一些基本的知识点；自己编写一个自定义的JNI接口。

一、简介        

   JNI是Java Native Interface的缩写，通过使用 Java本地接口书写程序，可以确保代码在不同的平台上方便移植。从Java1.1开始，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。

        本地代码与 Java 虚拟机之间是通过 JNI 函数实现相互操作的。JNI 函数通过接口指针来获得，本地方法将 JNI 接口指针当作参数来接受。虚拟机保证在从相同的 Java 线程中对本地方法进行多次调用时，传递给本地方法的接口指针是相同的，本地方法被不同的 Java 线程调用时，它接受不同的 JNI接口指针。

        JNI的强大特性使我们在使用JAVA平台的同时，还可以重用原来的本地代码。作为虚拟机实现的一部分，JNI允许JAVA和本地代码间的双向交互。

1、什么是java jni

        JNI是Java Native Interface的缩写，通过使用 Java本地接口书写程序，可以确保代码在不同的平台上方便移植。从Java1.1开始，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。

        本地代码与 Java 虚拟机之间是通过 JNI 函数实现相互操作的。JNI 函数通过接口指针来获得，本地方法将 JNI 接口指针当作参数来接受。虚拟机保证在从相同的 Java 线程中对本地方法进行多次调用时，传递给本地方法的接口指针是相同的，本地方法被不同的 Java 线程调用时，它接受不同的 JNI接口指针。

        JNI的强大特性使我们在使用JAVA平台的同时，还可以重用原来的本地代码。作为虚拟机实现的一部分，JNI允许JAVA和本地代码间的双向交互。

2、jni 的应用场景

 2.1 解决性能问题

    在程序对时间敏感或对性能要求特别高时，有必要使用更底层的语言，例如使用C或者C++来实现具体功能，然后在java中直接调用这些功能。

2.2、 解决本机平台接口调用问题

     JAVA以其跨平台的特性深受人们喜爱，而又正由于它的跨平台的目的，使得它和本地机器的各种内部联系变得很少，约束了它的功能。解决JAVA对本地操作的一种方法就是JNI。JAVA通过JNI调用本地方法，而本地方法是以库文件的形式存放的（在WINDOWS平台上是DLL文件形式，在UNIX机器上是SO文件形式）。通过调用本地的库文件的内部方法，使JAVA可以实现和本地机器的紧密联系，调用系统级的各接口方法。

2.3、嵌入式开发应用

       “一次编程，到处使用”的Java软件概念原本就是针对网上嵌入式小设备提出的，几经周折，目前SUN公司已推出了J2ME(Java 2 P1atform Micro Edition)针对信息家电的Java版本，其技术日趋成熟，开始投入使用。SUN公司Java虚拟机(JVM)技术的有序开放，使得Java软件真正实现跨平台运行，即Java应用小程序能够在带有JVM的任何硬软件系统上执行。加上Java语言本身所具有的安全性、可靠性和可移植性等特点，对实现瘦身上网的信息家电等网络设备十分有利，同时对嵌入式设备特别是上网设备软件编程技术产生了很大的影响。也正是由于JNI解决了本机平台接口调用问题，于是JNI在嵌入式开发领域也是如火如荼。

3、Java 和JNI基本类型对照及基本实现

      java的基本类型可以直接与C/C++的基本类型映射。

Java与JNI引用类型对照表：

4、简单的实现案例

  4.1、 在java类中申明Native方法（此类为JNI类程序，担任代理角色），并编译成class文件（在此类中同时也需要加载需要使用的类库）

public class MainActivity {
    static {
        //这种方式需要把MainActivity.dll放在jdk/bin目录下
        System.loadLibrary("MainActivity");
        //System.load("C:\\Users\\Administrator.DESKTOP-Q7DQAHS\\source\\repos\\ProjectNewDll\\x64\\Debug\\ProjectNewDll.dll");
    }

    public static native String stringFromJNI();

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("exec " + stringFromJNI());
    }
}

    这里声明了一个native方法stringFromJNI()，并指定实现此接口的动态库名称为MainActivity.dll，存放在jdk/bin目录下。

  4.2、 用javah将第一步的class文件生成头文件（具体命令：javah -jni XXX， javah程序统一了java中的native方法、头文件中的函数名和动态库中的函数实现之间的对应关系）

     javac MainActivity ：生成字节码文件

    javah -classpath  absolutepath\src\main\java  com.game.test.jni.MainActivity :生成可用的头文件com_game_test_jni_MainActivity.h，内容如下：

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

#ifndef _Included_com_game_test_jni_MainActivity
#define _Included_com_game_test_jni_MainActivity
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_game_test_jni_MainActivity
 * Method:    stringFromJNI
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_game_test_jni_MainActivity_stringFromJNI
  (JNIEnv *, jclass);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

 

  4.3、 用其他语言（C、C++等）实现上述头文件中的函数，生成动态库，供java程序使用

    关于动态库的编写，参照网上他人的实现：visual studio编写jni踩坑 - 简书，不在复述。

  4.4、 发布java和动态库

   把生成的MainActivity.dll动态库放在jdk/bin目录下，执行MainActivity → main() 就能看到输出结果了！