C++调用JAVA方法详解

转载自：http://public0821.iteye.com/blog/423941

本文主要参考http://tech.ccidnet.com/art/1081/20050413/237901_1.html 上的文章。

 

C++调用JAVA主要用到了SUN公司的JNI技术， JNI是Java Native Interface的 缩写。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。相关资料见http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/jni/spec/jniTOC.html

 

开发环境安装及配置

 

1.1  安装JDK 

        到SUN公司网站可以下载到最新版的JDK。下载下来后开始安装，一路选择默认配置即可，本文档中假定安装的是JDK1.4，安装目录为C:\j2sdk1.4.2_15。



  

1.2  配置VC6.0 

         通过Visual C++ 6的菜单Tools→Options打开选项对话框。在Directories标签页下添加JDK的相关目录到Include和目录下。 
             

 

 

 开发测试用到的JAVA类

2.1  开发JAVA类

        在硬盘的任意地方新建一个名叫test的文件夹，本文档示例中将test文件夹建立在C盘根目录，然后在里面新建一个名称叫Demo.java的JAVA文件，将下面测试用的代码粘贴到该文件中。

 

 

 package test;
 /**
 * 该类是为了演示JNI如何访问各种对象属性等
 */
 public class Demo
 {
     //用于演示如何访问静态的基本类型属性
     public static int COUNT = 8;
     //演示对象型属性
     private String msg;
     private int[] counts;

     public Demo()
     {
         this("缺省构造函数");
     }
     /**
      * 演示如何访问构造器
      */
     public Demo(String msg)
     {
         this.msg = msg;
         this.counts = null;
     }
     public String getMessage()
     {
         return msg;
     }
     /**
      * 该方法演示如何访问一个静态方法
      */
     public static String getHelloWorld()
     {
         return "Hello world!";
     }

     /**
      * 该方法演示参数的传入传出及中文字符的处理
      */
     public String append(String str, int i)
     {
         return str + i;
     }
     /**
      * 演示数组对象的访问
      */
     public int[] getCounts()
     {
      return counts;
     }
     /**
      * 演示如何构造一个数组对象
     */
     public void setCounts(int[] counts)
     {
      this.counts = counts;
     }
     /**
      * 演示异常的捕捉
     */
     public void throwExcp()throws IllegalAccessException
     {
         throw new IllegalAccessException("exception occur.");
     }
 }

 

2.2 编译JAVA类

      运行CMD控制台程序进入命令行模式，输入命令javac -classpath c:\ c:\test\Demo.java，-classpath参数指定classpath的路径，这里就是test目录所在的路径。（注意：如果你没有将JDK的环境变量设置好，就需要先进入JDK的bin目录下，如下图所示。）

 

2.3 查看方法的签名

      我们知道Java中允许方法的多态，仅仅是通过方法名并没有办法定位到一个具体的方法，因此需要一个字符串来唯一表示一个方法。但是怎么利用一个字 符串来表示方法的具体定义呢？JDK中已经准备好一个反编译工具javap，通过这个工具就可以得到类中每个属性、方法的签名。在CMD下运行javap -s -p -classpath c:\ test.Demo即可看到属性和方法的签名。如下图红色矩形框起来的字符串为方法String append(String str, int i)的签名。

 

 

在VC中调用JAVA类

 

3.1 快速调用JAVA中的函

      在VC中新建一个控制台程序，然后新建一个CPP文件，将下面的代码添加到该文件中。运行该文件，即可得到Demo类中String append(String str, int i)函数返回的字符串。

 #include "windows.h"
 #include "jni.h"
 #include <string>
 #include <iostream>
 using namespace std;

 jstring NewJString(JNIEnv *env, LPCTSTR str);
 string  JStringToCString (JNIEnv *env, jstring str);

 int main()
 {
     //定义一个函数指针，下面用来指向JVM中的JNI_CreateJavaVM函数
     typedef jint (WINAPI *PFunCreateJavaVM)(JavaVM **, void **, void *);

     int res;
     JavaVMInitArgs vm_args;
     JavaVMOption options[3];
     JavaVM *jvm;
     JNIEnv *env;

     /*设置初始化参数*/
     //disable JIT，这是JNI文档中的解释，具体意义不是很清楚 ，能取哪些值也不清楚。
     //从JNI文档里给的示例代码中搬过来的
     options[0].optionString = "-Djava.compiler=NONE";
     //设置classpath，如果程序用到了第三方的JAR包，也可以在这里面包含进来
     options[1].optionString = "-Djava.class.path=.;c:\\";
     //设置显示消息的类型，取值有gc、class和jni，如果一次取多个的话值之间用逗号格开，如-verbose:gc,class
     //该参数可以用来观察C++调用JAVA的过程，设置该参数后，程序会在标准输出设备上打印调用的相关信息
     options[2].optionString = "-verbose:NONE";

     //设置版本号，版本号有JNI_VERSION_1_1，JNI_VERSION_1_2和JNI_VERSION_1_4
     //选择一个根你安装的JRE版本最近的版本号即可，不过你的JRE版本一定要等于或者高于指定的版本号
     vm_args.version = JNI_VERSION_1_4;
     vm_args.nOptions = 3;
     vm_args.options = options;
     //该参数指定是否忽略非标准的参数，如果填JNI_FLASE，当遇到非标准参数时，JNI_CreateJavaVM会返回JNI_ERR
     vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;
     //加载JVM.DLL动态库
     HINSTANCE hInstance = ::LoadLibrary("C:\\j2sdk1.4.2_15\\jre\\bin\\client\\jvm.dll");
     if (hInstance == NULL)
     {
         return false;
     }
     //取得里面的JNI_CreateJavaVM函数指针
     PFunCreateJavaVM funCreateJavaVM = (PFunCreateJavaVM)::GetProcAddress(hInstance, "JNI_CreateJavaVM");
     //调用JNI_CreateJavaVM创建虚拟机
     res = (*funCreateJavaVM)(&jvm, (void**)&env, &vm_args);
     if (res < 0)
     {
         return -1;
     }
     //查找test.Demo类，返回JAVA类的CLASS对象
     jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
     //根据类的CLASS对象获取该类的实例
     jobject obj = env->AllocObject(cls);

     //获取类中的方法，最后一个参数是方法的签名，通过javap -s -p 文件名可以获得
     jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "append","(Ljava/lang/String;I)Ljava/lang/String;");
     //构造参数并调用对象的方法
     const char szTest[] = "电信";
     jstring arg = NewJString(env, szTest);
     jstring msg = (jstring) env->CallObjectMethod(obj, mid, arg, 12);
     cout<<JStringToCString(env, msg);

     //销毁虚拟机并释放动态库
     jvm->DestroyJavaVM();
     ::FreeLibrary(hInstance);
     return 0;
 }

 string  JStringToCString (JNIEnv *env, jstring str)// (jstring str, LPTSTR desc, int desc_len)
 {
     if(str==NULL)
     {
         return "";
     }
     //在VC中wchar_t是用来存储宽字节字符(UNICODE)的数据类型
     int len = env->GetStringLength(str);
     wchar_t *w_buffer = new wchar_t[len+1];
     char *c_buffer = new char[2*len+1];
     ZeroMemory(w_buffer,(len+1)*sizeof(wchar_t));
     //使用GetStringChars而不是GetStringUTFChars
     const jchar * jcharString = env->GetStringChars(str, 0);
     wcscpy(w_buffer,jcharString);
     env->ReleaseStringChars(str,jcharString);
     ZeroMemory(c_buffer,(2*len+1)*sizeof(char));
     /调用字符编码转换函数(Win32 API)将UNICODE转为ASCII编码格式字符串
     len = WideCharToMultiByte(CP_ACP,0,w_buffer,len,c_buffer,2*len,NULL,NULL);
     string cstr = c_buffer;
     delete[] w_buffer;
     delete[] c_buffer;

     return cstr;
 }

 jstring NewJString(JNIEnv *env, LPCTSTR str)
 {
     if(!env || !str)
     {
         return 0;
     }
     int slen = strlen(str);
     jchar* buffer = new jchar[slen];
     int len = MultiByteToWideChar(CP_ACP,0,str,strlen(str),buffer,slen);
     if(len>0 && len < slen)
     {
         buffer[len]=0;
     }
     jstring js = env->NewString(buffer,len);
     delete [] buffer;
     return js;
 }

 

3.2 调用步骤分析及注意事项

 

     a、加载jvm.dll动态库，然后获取里面的JNI_CreateJavaVM函数。这个步骤也可以通过在VC工程的LINK标签页里添加对jvm.lib的连接，然后在环境变量里把jvm.dll所在的路径加上去来实现。但后面这种方法在部署的时候会比前一个方法麻烦。

     b、利用构造好的参数，调用JNI_CreateJavaVM函数创建JVM。JNI_CreateJavaVM函数内部会自动根据jvm.dll的路径来获取JRE的环境，所以千万不要把jvm.dll文件拷贝到别的地方，然后再通过LoadLibrary函数导入。

     c、JVM创建成功后，JNI_CreateJavaVM函数会传出一个JNI上下文环境对象（JNIEnv），利用该对象的相关函数就可以调用JAVA类的属性和方法了。

     d、以上面的代码为例：先调用JNIEnv的FindClass方法，该函数传入一个参数，该参数就是java类的全局带包名的名称，如上面示例中的test/Demo表示test包中的Demo类。这个方法会在你创建JVM时设置的classpath路径下找相应的类，找到后就会返回该类的class对象。 Class是JAVA中的一个类，每个JAVA类都有唯一的一个静态的Class对象，Class对象包含类的相关信息。为了使FindClass方法能找到你的类，请确保创建JVM时-Djava.class.path=参数设置正确。注意：系统环境变量中的CLASSPATH对这里创建JVM没有影响，所以不要以为系统CLASSPATH设置好了相关路径后这里就不用设置了。

     e、利用FindClass返回的class对象，调用GetMethodID函数可以获得里面方法的ID，在这里GetMethodID函数传入了三个参数：第一个参数是class对象，因为方法属于某个具体的类；第二个参数是方法的名称；第三个参数是方法的签名，这个签名可以在前面3.3中介绍的方法获得。

     f、利用class对象，可以通过调用AllocObject函数获得该class对象对应类的一个实例，即Demo类的对象。

     g、利用上面获取的函数ID和Demo类的对象，就可以通过CallObjectMethod函数调用相应的方法，该函数的参数跟printf函数的参数一样，个数是不定的。第一个参数是类的对象；第二个参数是要调用的方法的ID；后面的参数就是需要传给调用的JAVA类方法的参数，如果调用的JAVA类方法没有参数，则调用CallObjectMethod时传前两个参数就可以了。

     h、从上面的示例中可以看到，在调用JAVA的方法前，构造传入的字符串时，用到了NewJString函数；在调用该方法后，对传出的字符串调用了JstringToCString函数。这是由于Java中所有的字符都是Unicode编码，但是在本地方法中，例如用VC编写的程序，如果没有特殊的定义一般都没有使用Unicode的编码方式。为了让本地方法能够访问Java中定义的中文字符及Java访问本地方法产生的中文字符串，定义了两个方法用来做相互转换。

     i、避免在被调用的JAVA类中使用静态final成员变量，因为在C++中生成一个JAVA类的对象时，静态final成员变量不会像JAVA中new对象时那样先赋值。如果出现这种情况，在C++中调用该对象的方法时会发现该对象的静态final成员变量值全为0或者null（根据成员变量的类型而定）。

 

3.3 调用JAVA中的静态方法

 

 //调用静态方法
 jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
 jmethodID mid = env->GetStaticMethodID(cls, "getHelloWorld","()Ljava/lang/String;");
 jstring msg = (jstring)env->CallStaticObjectMethod(cls, mid);
 cout<<JStringToCString(env, msg);

 

3.4 调用JAVA中的静态属性

 

 //调用静态方法
 jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
 jfieldID fid = env->GetStaticFieldID(cls, "COUNT","I");
 int count = (int)env->GetStaticIntField(cls, fid);
 cout<<count<<endl;

 

3.5 调用JAVA中的带参数构造函数

 

 //调用构造函数
 jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
 jmethodID mid = env->GetMethodID(cls,"<init>","(Ljava/lang/String;)V");
 const char szTest[] = "电信";
 jstring arg = NewJString(env, szTest);
 jobject demo = env->NewObject(cls,mid,arg);
 //验证是否构造成功
 mid = env->GetMethodID(cls, "getMessage","()Ljava/lang/String;");
 jstring msg = (jstring)env->CallObjectMethod(demo, mid);
 cout<<JStringToCString(env, msg);

 

3.6 传入传出数组

 

 //传入传出数组
 //构造数组
 long        arrayCpp[] = {1,3,5,7,9};
 jintArray array = env->NewIntArray(5);
 env->SetIntArrayRegion(array, 0, 5, arrayCpp);
 //传入数组
 jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
 jobject obj = env->AllocObject(cls);
 jmethodID mid = env->GetMethodID(cls,"setCounts","([I)V");
 env->CallVoidMethod(obj, mid, array);
 //获取数组
 mid = env->GetMethodID(cls,"getCounts","()[I");
 jintArray msg = (jintArray)env->CallObjectMethod(obj, mid, array);
 int len =env->GetArrayLength(msg);
 jint* elems =env-> GetIntArrayElements(msg, 0);
 for(int i=0; i< len; i++)
 {
     cout<<"ELEMENT "<<i<<" IS "<<elems[i]<<endl;
 }
 env->ReleaseIntArrayElements(msg, elems, 0);

 

3.7 异常处理 
     由于调用了Java的方法，因此难免产生操作的异常信息，如JAVA函数返回的异常，或者调用JNI方法（如GetMethodID）时抛出的异常。这些异常没有办法通过C++本身的异常处理机制来捕捉到，但JNI可以通过一些函数来获取Java中抛出的异常信息。

 //异常处理
 jclass cls = env->FindClass("test/Demo");
 jobject obj = env->AllocObject(cls);
 jmethodID mid = env->GetMethodID(cls,"throwExcp","()V");
 env->CallVoidMethod(obj, mid);
 //获取异常信息
 string exceptionInfo = "";
 jthrowable excp = 0;
 excp = env->ExceptionOccurred();
 if(excp)
 {
     jclass cls = env->GetObjectClass(excp);
     env->ExceptionClear();
     jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "toString","()Ljava/lang/String;");
     jstring msg = (jstring) env->CallObjectMethod(excp, mid);
     out<<JStringToCString(env, msg)<<endl;
     env->ExceptionClear();
 }

 

 

 

多线程

 

4.1 多线程中注意事项

 

    JNIEnv和jobject对象都不能跨线程使用

 

    对于jobject，解决办法是

    a、m_obj = m_env->NewGlobalRef(obj);//创建一个全局变量  

    b、jobject obj = m_env->AllocObject(m_cls);//在每个线程中都生成一个对象

 

    对于JNIEnv，解决办法是在每个线程中都重新生成一个env

 

    JNIEnv *env;  

    m_jvm->AttachCurrentThread((void **)&env, NULL);