JNI之C初探

JNI是Java Native Interface的缩写，从Java1.1开始，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。

目前java与dll交互的技术主要有3种：jni，jawin和jacob。Jni（Java Native Interface）是sun提供的java与系统中的原生方法交互的技术（在windows\linux系统中，实现java与native method互调）。目前只能由c/c++实现。后两个都是sourceforge上的开源项目，同时也都是基于jni技术的windows系统上的一个应用库。Jacob（Java-Com Bridge）提供了java程序调用microsoft的com对象中的方法的能力。而除了com对象外，jawin（Java/Win32 integration project）还可以win32-dll动态链接库中的方法。就功能而言：jni >> jawin>jacob，就易用性而言，正好相反：jacob>jawin>>jni。

Jni程序开发的一般操作步骤如下：

1. 编写java类声明native方法；
2. 用javah生成c/c++原生函数的头文件；
3. 编写c/c++代码实现原生函数并编译成库(windows是dll,linux是so)；
4. 通过System.loadLibrary()或System.load()加载生成的库，或则给虚拟机传参(java.library.path)指定库的路径；
5. java调用native方法进行业务处理；

下面我们按部就班地进行操作(windows下)，编写java类声明native方法

项目结构如下如下：

App.java代码如下：

package net.oseye.JniDemo;

public class App
{
    public static void main( String[] args )
    {
    	//调用native方法
    	new Hello().sayHello();
    }
}

class Hello{
	static{
		System.loadLibrary("libhello");
	}

	/*
	 * 声明native方法
	 */
	public native void sayHello();
}

编译后会生成App.class和Hello.class。

用javah生成c/c++原生函数的头文件

使用命令

D:\workspace4jee\JniDemo\target\classes>javah -jni net.oseye.JniDemo.Hello

生成c/c++头文件 net_oseye_JniDemo_Hello.h：

net_oseye_JniDemo_Hello.h代码：

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

#ifndef _Included_net_oseye_JniDemo_Hello
#define _Included_net_oseye_JniDemo_Hello
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     net_oseye_JniDemo_Hello
 * Method:    sayHello
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_net_oseye_JniDemo_Hello_sayHello
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

使用c/c++实现native方法

在与net_oseye_JniDemo_Hello.h的目录下建立hello.cpp，代码：

#include <stdio.h>
#include "net_oseye_JniDemo_Hello.h"

JNIEXPORT void JNICALL Java_net_oseye_JniDemo_Hello_sayHello
  (JNIEnv *, jobject)
{
	printf("Hello, world\n");
}

使用gcc编译成dll，命令：

D:\workspace4jee\JniDemo\target\classes>gcc -shared -Wl,--kill-at -I "d:\Program Files\Java\jdk1.7.0_05\include" hello.cpp -o libhello.dll

此时我的D:\workspace4jee\JniDemo\target\classes路径结构如下：

执行Java程序

D:\workspace4jee\JniDemo\target\classes>java -Djava.library.path=. net.oseye.JniDemo.App

输出

Hello, world

---

以备不时之需的PS:

1. linux下有非常好用的c/c++编译器gcc，windows下也有移植，貌似大家比较喜欢MinGW，但需要在线安装，因此需要访问公网权限。我使用了TDM-GCC，它可离线安装，它结合了 GCC 工具集中最新的稳定发行版本，包括了自由并开源的 MinGW 或 MinGW-w64 的运行时 APIs，以此创建一个 LIBRE 来替代微软的编译器及其平台 SDK。GCC简单使用教程可查看百度文库。
2. JNI基本类型
   

   Java类型	本地类型	描述
   boolean	jboolean	C/C++8位整型
   byte	jbyte	C/C++带符号的8位整型
   char	jchar	C/C++无符号的16位整型
   short	jshort	C/C++带符号的16位整型
   int	jint	C/C++带符号的32位整型
   long	jlong	C/C++带符号的64位整型
   float	jfloat	C/C++32位浮点型
   double	jdouble	C/C++64位浮点型
   Object	jobject	任何Java对象，或者没有对应java类型的对象
   Class	jclass	Class对象
   String	jstring	字符串对象
   Object[]	jobjectArray	任何对象的数组
   boolean[]	jbooleanArray	布尔型数组
   byte[]	jbyteArray	比特型数组
   char[]	jcharArray	字符型数组
   short[]	jshortArray	短整型数组
   int[]	jintArray	整型数组
   long[]	jlongArray	长整型数组
   float[]	jfloatArray	浮点型数组
   double[]	jdoubleArray	双浮点型数组

3. error: parameter name omitted
   如果你用c实现javah生成的头文件，可能会遇到这个这个问题，这是由于C与C++的细微区别造成的：
   • 在函数声明中：无论是C还是在C++，都可以省略形式参数名。但是，通常都不建议省略形式参数名.
   • 在函数实现中：
     1. 当需要使用形式参数的时候，显然，必须给形式参数命名。
     2. 当不需要使用形式参数的时候，C与C++有微小差异：
        C不能省略形式参数名， 即使不使用。
        C++可以省略形式参数名，如果不使用。并且在C++中，如果给不使用的形式参数命名，可能会得到一个警告。

   由于使用javah生成的头文件是省略形参的，如果你直接拷贝函数定义到实现中，而源文件保存成c而非cpp，就会出现这个错。

4. java.lang.Unsatisfie.lang.UnsatisfiedLinkError  no XXXXX in java.library.path
   报这个异常主要是找不到你的库(dll或so)文件，你可以使用-Djava.library.path指定库文件地址，或者你通过System.getProperty("java.library.path")获取默认java.library.path地址，把库文件拷贝到里面去。
5. java.lang.UnsatisfiedLinkError: XXXclass.XXXmethod()
   这个错误是 在这个dll里找不到方法的声明，网上说是@符号的问题 ，主要有三种解决方法：
   1. 第1种方法：

      gcc -Wl,--kill-at -shared -o jnihello.dll Native.c

      这种方法生成不带@的函数声明

   2. 第2种方法：

      gcc -Wl,--add-stdcall-alias -shared -o jnihello22.dll Native.c 

      这种方法会生成2个函数声明，一个是带@的 一个是不带@的。

   3. 第3种方法： 在你的本地方法的头文件中中的函数前面加上下划线，比如以前是 

      JNIEXPORT void JNICALL Java_net_oseye_JniDemo_Hello_sayHello(JNIEnv *, jobject);

      现在改成

      JNIEXPORT void JNICALL _Java_net_oseye_JniDemo_Hello_sayHello(JNIEnv *, jobject);

      同时你的实现的cpp文件或者c文件里的函数头也要一致 前面有下划线。