【详解】JNI（Java Native Interface）（一）

前言：

　　一提到JNI，多数编程者会下意识地感受到一种无法言喻的恐惧。它给人的第一感觉就是"难"，因为它不是单纯地在JVM环境内操作Java代码，而是跳出虚拟机与其他编程语言进行交互。

　　你可能至今还没听说过这个技术，但是如果你是一个源码爱好者，或者有翻阅过JDK的一些源码，那你一定有接触过native方法。你是否因为查阅源码直到native方法戛然而止，但又由于它的空方法体，而对底层原理不知所以? 本文就带让你了解JNI。并通过一些案例来自己实现JNI的交互。

什么是JNI？

　　JNI 全称 Java Native Interface。Java本地方法接口，它是Java语言允许Java代码与C、C++代码交互的标准机制。维基百科是这样解释的：“当应用无法完全用Java编程语言实现的时候，（例如，标准Java类库不支持的特定平台特性或者程序库时），JNI使得编程者能够编写native方法来处理这种情况”。这就意味着，在一个Java应用程序中，我们可以使用我们需要的C++类库，并且直接与Java代码交互，而且在可以被调用的C++程序内，反过来调用Java方法（回调函数）。

JNI的优点：

　　（1）JNI使得一些"过程"无需在Java中实现。例如，硬件敏感的，或者直接与操作系统API关联的命令。

　　（2）由于使用底层的库，如图形，计算，各种类型的渲染等等，可以提高应用的运行性能。

　　（3）已经有大量的库已经被实现，编程者可直接使用，不用再自行编写。这里的库指的是用其他编程语言实现的程序库，例如IO流或者线程等底层与OS交互的操作都是由C/C++实现的。

具体实现原理

　　交互模式如图

　　

要从Java调用C++函数，你需要进行以下操作：　

　　1. 在Java类中创建一个native方法，此方法被本类其他方法调用

　　2. 创建一个头文件，可以利用javah命令生成。

　　    在头文件中定义它的签名，如下所示：

　　

　　接口规范：

　　JNIEXPORT <返回类型> JNICALL Java_<包名>_<类名>_<方法名>(JNIEnv*, <原对象引用>，<参数1>..<参数n>)

• extern "C" 只被C++编译器识别，标明此方法利用C的函数命名协议来编译。
• JNIEXPORT 是JNI必要的修饰符。
• 数据类型带有"j"前缀的：jdouble,jobject..等是Java对象或类型在C++中的映射
• JNIEnv* 指向JNI 环境，可以利用其调用所有JNI函数
• jobject 引用当前Java对象

　　3. 创建一个源文件，实现头文件中定义的接口。实现内容就是Java代码调用的C/C++代码。

　　4. 编译头文件和源文件生成C/C++动态链接库 .so/.dll 文件

　　5. 此native方法所在类，加载动态链接库。因为加载链接库要在执行native方法之前，所以此加载过程一般放在静态初始化块内执行。

　　

　　或

　　

　　总结一下，从Java代码中调用C/C++代码的流程：

　　（1）创建一个有native标识的方法，并且从其他Java方法调用它

　　（2）Java编译器生成字节码

　　（3）C/C++ 编译器生成动态库  .so文件（Linux）或 .dll文件（Windows）

　　（4）运行程序，执行字节码

　　（5）执行到loadLibary或load调用的时候，添加一个 .so文件到这个进程中

　　（6）执行到native方法的时候，通过方法签名，在已打开的.so文件中进行搜索。

　　（7）如果链接库内有对应方法，就会被执行，否则程序崩溃

　　注：由于windows没找到生成动态链接库的工具，又不想安装C/C++开发环境，故以下案例都在以CentOS为操作系统的虚拟机内运行

　　案例一：从Java调用C代码输出Hello World 　　

　　此案例所有生成的所有文件如下：

　　

　　（1）创建JNI文件夹，创建Java文件如下：

　　

　　这里，我们定义了一个native方法，是个空方法体，我们在主函数内对其进行调用。

　　注：这里使用的是System.load从绝对路径引用动态链接库，当然也可以使用loadLibrary方法，其是从java.library.path对应路径下搜索对应名称的库文件并加载。

　　（2）编译HelloJNI.java文件，生成类文件

　　

　　（3）利用JDK提供的JNI命令工具，javah生成 .h头文件。

　　

　　注：发现Linux环境下，javah居然不能从当前文件夹扫描到类文件，需要指定类路径 其中 -cp 就是-classpath

　　以下是利用javah生成的头文件。

　　

　　（4）创建HelloJNI.c文件，编写实现体

　　

　　（5）利用gcc生成动态链接库，注意我们这里有引用到jni.h这个头文件，此文件由JDK提供，另外jni.h还引用了jni_md.h这个文件。必须引入这两个头文件，才能通过编译。

　　两个文件的所在地，本人JDK的安装路径在/usr/java下，每个人可能都不一样。

　　

　　

　　在gcc命令内通过指定（ -I 路径 ）引入库所在的目录，利用前面前面的头文件和源文件编译成动态链接库 hello.so

　　

　　

　　（6）运行java程序

　　

　　由图可知，我们成功调用了C的代码

• JNI （Java Native Interface）（一）
• JNI （Java Native Interface）（二）
• JNI （Java Native Interface）（三）
• JNI （Java Native Interface）（四）