JNI简单用法

JNI即Java Native Interface，是Java与本地代码（多指C/C++）交互的机制。Java是平台无关的，移植性强，但有时候由于特殊原因，需要与本地接口交互，也就是说在Java中调用C/C++函数，或者在C/C++中调用Java接口，下面介绍其实现方法。

如何在Java中调用native方法？

1、在Java中声明native方法

与普通的Java方法类似，只不过这个方法需要使用native关键字声明，而且只需要native声明即可，不用定义具体的行为。如下面例子中的TestJNI类，testJniAdd是个native方法，在test方法中被调用。

// TestJNI.java
class TestJNI
{
    private native int testJniAdd(int v1, int v2); // using native to declaration

    private void test()
    {
        System.out.println("called native from java: testJniAdd(10, 11) is " + testJniAdd(10, 11));
    }

    public static void main(String args[])
    {
        new TestJNI().test();
    }

    static
    {
        System.loadLibrary("jnitest"); // load native lib with xxx of libxxx.so from the right path
    }
}

2、定义native方法

如果熟悉JNI规则的话，我们可以直接在C/C++中定义native方法，不过还可以借助javah工具帮我们生成.h头文件，毕竟这样还是很方便的。

使用javac生成对应的class文件——

$ javac TestJNI.java

使用javah生成对应的.h文件——

$ javach TestJNI

这样TestJNI.h就生成了，我们来看一下其内容：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class TestJNI */

#ifndef _Included_TestJNI
#define _Included_TestJNI

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/* * Class: TestJNI * Method: testJniAdd * Signature: (II)I */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_TestJNI_testJniAdd(JNIEnv *, jobject, jint, jint);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif // _Included_TestJNI

jni.h是个重要的文件，里面定义了许多有用的数据类型和接口以供JNI使用。

__cplusplus宏定义的处理C/C++代码的使用规则，以C的方式来编译C++中的函数。

重点在于Java_TestJNI_testJniAdd，在testJniAdd方法名前添加了Java标识和TestJNI类名，参数类型和返回值类型的int变成了JNI的jint，而且还多了两个参数JNIEnv和jobject，以及JNICALL和JNIEXPORT的使用，这都是JNI的规则，这些数据类型都可以在jni.h中找到。

Signature签名是JNI的一个特色，用以标记方法的参数类型和返回值类型，圆括号中的是参数类型，括号后面的是返回值类型，上面代码中的I即jint，jni.h中定义了这些标识，如下：

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

然后新建TestJNI.c，定义native方法——

// TestJNI.c
#include "TestJNI.h"
#include <stdio.h>

JNIEXPORT jint JNICALL Java_TestJNI_testJniAdd(JNIEnv *env, jobject obj, jint v1, jint v2)
{   
    printf("%s\n", __func__);

    return v1 + v2;
}

这个native方法只是简单的将两个值相加并返回。

3、编译native方法为共享库

我们可以添加一个Android.mk，然后使用native-build工具来编译生成一个共享库。一个更简单的方法是使用gcc编译：

$ gcc -fpic -shared -o libjnitest.so TestJNI.c

使用gcc编译生成libjnitest.so，有时候可能因为找不到jni.h而编译错误，可使用gcc的-I参数：

$ gcc -fpic -shared -o libjnitest.so TestJNI.c -Ixxx

xxx为本地jni.h的绝对路径。

4、在Java中加载共享库并使用native方法

上面TestJNI.java代码中，使用了System.loadLibrary来加载共享库，参数为jnitest，去掉前缀lib和后缀.so，还可以使用System.load来加载共享库，参数为共享库的绝对路径。

5、运行

$ java TestJNI

下面是log输出，可见Java调用native方法成功。

Java_TestJNI_testJniAdd
called native from java: testJniAdd(10, 11) is 21

如何在native中调用Java方法？

上面介绍了在Java中调用native的一般方法，那么反过来在native中调用Java呢，操作步骤一样，对代码稍作修改即可。

在TestJNI类中添加negate方法给native调用——

class TestJNI
{
    private native int testJniAdd(int v1, int v2); // using native to declaration

    private void test()
    {
        System.out.println("called native from java: testJniAdd(10, 11) is " + testJniAdd(10, 11));
    }

    public int negate(int v)
    {
        return -v;
    }

    public static void main(String args[])
    {
        new TestJNI().test();
    }

    static
    {
        System.loadLibrary("jnitest"); // load native lib with xxx of libxxx.so from the right path
    }
}

negate方法用于取一个数值的相反值。

在TestJNI.c中的Java_TestJNI_testJniAdd这个native实现中调用Java方法——

#include "TestJNI.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

JNIEXPORT jint JNICALL Java_TestJNI_testJniAdd(JNIEnv *env, jobject obj, jint v1, jint v2)
{
    printf("%s\n", __func__);

    jclass cls = (*env)->FindClass(env, "TestJNI");
    jmethodID mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "negate", "(I)I");
    jint ret = (*env)->CallIntMethod(env, obj, mid, 12);
    printf("called java from native: negate(12) is %d\n", ret);

    return v1 + v2;
}

在native中调用Java方法，正是利用了native方法的参数env和obj，下面是JNIEnv和jobject的定义：

#ifdef __cplusplus
class _jobject {};
typedef _jobject*       jobject;
#else
typedef void*           jobject;
#endif

 #if defined(__cplusplus)
typedef _JNIEnv JNIEnv;
#else
typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;
#endif

我们的native方法是在C代码中定义的，所以JNIEnv为const struct JNINativeInterface*，jobject为void*，首先通过FindClass获取jclass，然后通过GetMethodID获取jmethodID，最后根据方法的返回值类型为int而调用CallIntMethod，这样任务就完成了。

运行结果——

Java_TestJNI_testJniAdd
called java from native:  negate(12) is -12
called native from java: testJniAdd(10, 11) is 21

可见，native中调用Java方法成功。