用Delphi开发JNI应用(转)

JNI(Java Native Interface,Java本地接口)技术大家都不陌生,它可以帮助解决Java访问底层硬件的局限和执行效率的提高。关于JNI的开发,大多数资料讨论的都是如何用C/C++语言开发JNI,甚至于JDK也提供了一个javah工具来自动生成C语言程序框架。但是,对于广大的Delphi程序员来说,难道就不能用自己喜爱的Delphi与Java互通消息了吗?

通过对javah生成的C程序框架和JDK中的jni.h文件的分析,我们发现,Java利用JNI访问本地代码的关键在于jni.h中定义的JNINativeInterface_这个结构(Struct),如果用Delhpi语言改写它的定义,应该也可以开发JNI的本地代码。幸运的是,在网上有现成的代码可以帮助你完成这个繁杂的工作,在http://delphi-jedi.org上提供了一个jni.pas文件,就是用Delphi语言重写的jni.h。我们只需在自己的Delphi工程中加入jni.pas就可以方便地开发出基于Delphi语言的JNI本地代码。

本文将利用jni.pas,讨论用Delphi语言开发JNI本地代码的基本方法。

先来看一个经典的HelloWorld例子。编写以下Java代码:


class HelloWorld{  public native void displayHelloWorld();  static  {    System.loadLibrary("HelloWorldImpl");  }}

这段代码声明了一个本地方法displayHelloWorld,它没有参数,也没有返回值,但是希望它能在屏幕上打印出“您好!中国。”字样。这个任务我们打算交给了本地的Delphi来实现。同时,在这个类的静态域中,用System.loadLibrary()方法装载HelloWorldImpl.dll。注意,这里只需要给出文件名而不需要给出扩展名dll。

这时候,如果在我们的Java程序中使用HelloWorld类的displayHelloWorld方法,系统将抛出一个java.lang.UnsatisfiedLinkError的错误,因为我们还没有为它实现本地代码。

下面再看一下在Delphi中的本地代码的实现。新建一个DLL工程,工程名为HelloWorldImpl,输入以下代码:


UsesJNI;procedure Java_HelloWorld_displayHelloWorld(PEnv: PJNIEnv; Obj: JObject);stdcall; beginWriteln('您好!中国。');end;exportsJava_HelloWorld_DisplayHelloWorld;end.

这段代码首先导入jni.pas单元。然后实现了一个叫Java_HelloWorld_displayHelloWorld的过程,这个过程的命名很有讲究,它以Java开头,用下划线将Java类的包名、类名和方法名连起来。这个命名方法不能有误,否则,Java类将无法将nativ方法与它对应起来。同时,在Win32平台上,此过程的调用方式只能声明为stdcall。虽然在HelloWorld类中声明的本地方法没有参数,但在Delphi中实现的具体过程则带有两个参数:PEnv : PJNIEnv和Obj : JObject。(这两种类型都是在jni.pas中定义的)。其中,PEnv参数代表了Jvm环境,而Obj参数则代表调用此过程的Java对象。当然,这两个参数,在我们这个简单的例子中是不会用到的。因为我们编译的是dll文件,所以在exports需要输出这个方法。

编译Delphi工程,生成HelloWorldImp.dll文件,放在运行时系统能够找到的目录,一般是当前目录下,并编写调用HelloWorld类的Java类如下:


class MainTest{  public static void main(String[] args)  {   new HelloWorld().displayHelloWorld();  }}

运行它,如果控制台输出了“您好!中国。”,恭喜你,你已经成功地用Delphi开发出第一个JNI应用了。

接下来,我们稍稍提高一点,来研究一下参数的传递。还是HelloWorld,修改刚才写的displayHelloWorld方法,让显示的字符串由Java类动态确定。新的displayHelloWorld方法的Java代码如下:


public native void displayHelloWorld(String str); 


修改Delphi的代码,这回用到了过程的第一个固有参数PEnv,如下:


procedure Java_HelloWorld_displayHelloWorld(PEnv: PJNIEnv; Obj: JObject; str: JString); stdcall; varJVM: TJNIEnv;beginJVM := TJNIEnv.Create(PEnv);Writeln(JVM.UnicodeJStringToString(str));JVM.Free;end;

在该过程的参数表中我们增加了一个参数 str : JString,这个str就负责接收来自HelloWorld传入的str实参。注意实现代码的不同,因为使用了参数,就涉及到参数的数据类型之间的转换。从Java程序传过来的Java的String对象现在成了特殊的JString类型,而JString在Delphi中是不可以直接使用的。需要借助TJNIEnv提供的UnicodeJStringToString()方法来转换成Delphi能识别的string类型。所以,需要构造出TJNIEnv的实例对象,使用它的方法(TJNIEnv提供了众多的方法,这里只使用了它最基本最常用的一个方法),最后,记得要释放它。对于基本数据类型的参数,从Java传到Delphi中并在Delphi中使用的步骤就是这么简单。

我们再提高一点点难度,构建一个自定义类Book,并把它的实例对象作为参数传入Delphi,研究一下在本地代码中如何访问对象参数的公共字段。

首先,定义一个简单的Java类Book,为了把问题弄得稍微复杂一点,我们在Book中增加了一个java.util.Date类型的字段,代码如下:


public class Book{public String title; //标题public double price; //价格public Date pdate; //购买日期} 


同样,在HelloWorld类中增加一个本地方法displayBookInfo,代码如下:


public native void displayBookInfo(Book b); Delphi的代码相对于上面几个例子来说,显得复杂了一点,先看一下代码:procedure Java_HelloWorld_displayBookInfo(PEnv: PJNIEnv; Obj: JObject; b:JObject); stdcall;varJVM: TJNIEnv;c,c2: JClass;fid:JFieldID;mid:JMethodID;title,datestr:string;price:double;pdate:JObject;beginJVM := TJNIEnv.Create(PEnv);c:=JVM.GetObjectClass(b);fid:=JVM.GetFieldID(c,'title','Ljava/lang/String;');title:=JVM.UnicodeJStringToString(JVM.GetObjectField(b,fid));fid:=JVM.GetFieldID(c,'price','D');price:=JVM.GetDoubleField(b,fid);fid:=JVM.GetFieldID(c,'pdate','Ljava/util/Date;');pdate:=JVM.GetObjectField(b,fid);c2:=JVM.GetObjectClass(pdate);mid:=JVM.GetMethodID(c2,'toString','()Ljava/lang/String;');datestr:=JVM.JStringToString(JVM.CallObjectMethodA(pdate,mid,nil));WriteLn(Format('%s %f %s',[title,price,datestr]));JVM.Free;end;


参数b:JObject就是传入的Book对象。先调用GetObjectClass方法,根据b对象获得它所属的类c,然后调用GetFieldID方法从?中获取一个叫做title的属性的字段ID,一定要传入正确的类型签名。然后通过GetObjectField方法就可以根据得到的字段ID从对象中得到字段的值。注意这里的次序:我们得到传入的对象参数(Object),就要先得到它的类(Class),这样既有了对象实例,又有了类,以后就从类中得到字段ID,根据字段ID从对象中得到字段值。对于类的静态字段,则可以直接从类中获取它的值而不需要通过对象。如果要调用对象的方法,操作步骤也基本类似,也需要从类中获取方法ID,再执行对象的相应方法。在本例中,因为我们增加了一个java.util.Date类型的字段,要访问这样的字段,也只能先把它做为JObject读入,再以同样的方法进一步去访问它的成员(属性或方法)。本例中演示了如何访问Date对象的成员方法toString。

要正确地访问类对象的成员属性(字段)及成员方法,最重要的一点是一定要给出正确的签名,在Java中对于数据类型和方法的签名有如下的约定:


通过上面的例子,我们了解了访问对象参数的成员属性或方法的基本步骤和多个Get方法的使用。TJNIEnv同时提供了多个Set方法,可以修改传入的对象参数的字段值,因为Java对象参数都是以传址的方式进行传递的,所以修改的结果可以在Java程序中得到反映。TJNIEnv提供的Get/Set方法,都需要两个基本参数:对象实例(JObject类型)和字段ID(JField类型),就可以根据提供的对象和字段ID来获取或设置这个对象的这个字段的值。

现在我们了解了在Delphi代码中使用以及修改Java对象的操作步骤。进一步,如果需要在Delphi中从无到有地创建一个新的Java对象,可以吗?再来看一个例子,在Delphi中创建Java类的实例,操作方法其实也非常简单。

先在Java代码中增加一个本地方法,如下:


public native Book findBook(String t); 


然后,修改Delphi代码,增加一个函数(因为有返回值,所以不再是过程而是函数了):


function Java_HelloWorld_findBook(PEnv: PJNIEnv; Obj: JObject; t:JString):JObject; stdcall;varJVM: TJNIEnv;c: JClass;fid:JFieldID;b:JObject;mid:JMethodID;beginJVM := TJNIEnv.Create(PEnv);c:=JVM.FindClass('Book');mid:=JVM.GetMethodID(c,'<init>','()V');b:=JVM.NewObjectV(c,mid,nil);fid:=JVM.GetFieldID(c,'title','Ljava/lang/String;');JVM.SetObjectField(b,fid,t);fid:=JVM.GetFieldID(c,'price','D');JVM.SetDoubleField(b,fid,99.8);Result:=b;JVM.Free;end;


这里先用FindClass方法根据类名查找到类,然后获取构造函数的方法ID,构造函数名称固定为“<init>”,注意签名为“()V”说明使用了Book类的一个空的构造函数。然后就是使用方法NewObjectV根据类和构造函数的方法ID来创建类的实例。创建了类实例,再对它进行操作就与前面的例子没有什么两样了。对于非空的构造函数,则略为复杂一点。需要设置它的参数表。还是上面的例子,在Book类中增加一个非空构造函数:


public Book(Strint t,double p){this.title=t;this.price=p;}


在Delphi代码中,findBook函数修改获取方法ID的代码如下:


mid:=JVM.GetMethodID(c,'<init>','(Ljava/lang/String;D)V'); 


构造函数名称仍是“<init>”,方法签名表示它有两个参数,分别是String和double。然后就是参数的传入了,在Delphi调用Java对象的方法如果需要传入参数,都需要构造出一个参数数组。在变量声明中加上:


args : array[0..1] of Jvalue; 


注意!参数都是Jvalue类型,不管它是基本数据类型还是对象,都作为Jvalue的数组来处理。在代码实现中为参数设置值,并将数组的地址作为参数传给NewObjectA方法:


args[0].l:=t; // t是传入的JString参数args[1].d:=9.8;b:=JVM.NewObjectA(c,mid,@args);


为Jvalue类型的数据设置值的语句有点特殊,是吧?我们打开jni.pas,查看一下Jvalue的定义,原来它是一个packed record,已经包括了多种数据类型,Jvalue的定义如下:

Jvalue = packed recordcase Integer of0: (z: JBoolean);1: (b: JByte );2: (c: JChar );3: (s: JShort );4: (i: JInt );5: (j: JLong );6: (f: JFloat );7: (d: JDouble );8: (l: JObject );end;


下面再来看一下错误处理,在调试前面的例子中,大家也许看到了一旦在Delphi的执行过程中发生了错误,控制台就会输出一大堆错误信息,如果想要屏蔽这些信息,也就是说希望在Delphi中捕获错误并直接处理它,应该怎么做?也很简单,在TJNIEnv中提供了两个方法可以方便地处理在访问Java对象时发生的错误。


var… …ae:JThrowable;begin… …ae:=JVM.ExceptionOccurred;if ( ae<>nil ) thenbeginWriteln(Format('Exception handled in Main.cpp: %d', [longword(ae)]));JVM.ExceptionDescribe;JVM.ExceptionClear;end;… …


用方法ExceptionOccurred可以捕获Java抛出的错误,并存入JThrowable类型的变量中。用ExceptionDescribe可以显示出Java的错误信息,而ExceptionClear显然就是清除错误,让它不再被抛出。

至此,我们已经把从Java代码通过JNI技术访问Delphi本地代码的步骤做了初步的探讨。在jni.pas中也提供了从Delphi中打开Java虚拟机执行Java代码的方法,有兴趣的读者不妨自己研究一下。

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