JNI

JNI

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JNI是Java Native Interface的缩写,中文为JAVA本地调用。从Java1.1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。

目录

定义
设计目的
书写步骤
简要使用例子
调用中考虑的问题
对JAVA传入数据的处理
软件开发
展开
定义
设计目的
书写步骤
简要使用例子
调用中考虑的问题
对JAVA传入数据的处理
软件开发
展开

编辑本段定义

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
JNI_第1张图片

  JNI

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。

编辑本段设计目的

·标准的 java类库可能不支持你的程序所需的特性。
JNI_第2张图片

  JNI

·或许你已经有了一个用其他语言写成的库或程序,而你希望在 java程序中使用它。
·你可能需要用底层语言实现一个小型的时间敏感代码,比如汇编,然后在你的 java程序中调用这些功能。

编辑本段书写步骤

·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
JNI_第3张图片

  JNI

·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();//所有native关键词修饰的都是对本地的声明
static {
System.loadLibrary("hello"); //载入本地库
}
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,那么你就必须声明该方法为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
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  JNI

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"
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  JNI

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 javaHelloWorld就ok.

编辑本段简要使用例子

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
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  JNI

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.s o: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!!!”

编辑本段调用中考虑的问题

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:
JNI_第7张图片

  JNI

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。

编辑本段对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);

编辑本段软件开发

基于JNI的 嵌入式 手机软件开发实例 下面通过一个实例来描述运用JNI技术在 手机上操纵 摄像头,捕捉 视频并存储图片的过程。

(1)活动/状态图

图2为捕捉 视频并存储图片的活动/状态图
根据图2的活动/状态,具体的对应步骤如下:
①发起该流程。
②发起流程后,建立文件用于存储图片。
③用 指针获得分配的 缓冲器,用于存储获得的帧。
④将 指针压栈(序列化 缓冲器)。由于 手机的内存较小,为了防止内存泄漏, Symbian操作系统有一个Cleanupstack的要求,即在使用 指针时,用PushL把 指针压入栈中,使用完后再用Pop弹出栈.如果在中间调用导致崩溃的函数时果真出现了问题,那么Cleanupstack可以通过调用该指针的 析构函数回收占用的空间。
⑤操纵 摄像头,捕捉 视频,并将图像流从摄像头端传到 缓冲器。
⑥将 摄像头内的图像流存入 缓冲器内,并将缓冲器内的流转化为文件流,存为jpg格式的文件,将指向缓冲器的 指针弹栈。
⑦在过程⑥中,如果使用完了序列化的 缓冲器,则要重新序列化缓冲器,以备后面使用。
⑧当接收到停止 视频捕捉的信号后,关闭文件。
⑨流程结束。

(2)视频捕捉

子功能捕捉 视频的实现是由操纵 摄像头、视频播放( 解码器准备)以及建立摄像头和 手机之间的连接会话三个活动组成的。其中操纵 摄像头是通过调用底层设备的驱动来实现的,需要利用JNI来实现,完成的方法包括准备、建立、删除、销毁摄像头等。 视频播放的一系列过程也是通过c++代码来实现的,除了准备、建立、删除、销毁 解码器外,还有开始、暂停、停止解码等。建立 摄像头和 手机之间的连接类似建立客户端和 服务器连接, 视频流从摄像头传到手机界面是通过 多媒体会话来完成的。多媒体会话的建立、关闭、摧毁以及会话建立后的发送、取消、读取数据等也是JNI的应用范畴。

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