JNI (Java Native Interface)是什么

zyme007

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。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。 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。
一、JNI（Java Native Interface）的设计目的
1.The standard Java class library may not support the platform-dependent features needed by your application.
2.You may already have a library or application written in another programming language and you wish to make it accessible to Java applications
3.You may want to implement a small portion of time-critical code in a lower-level programming language, such as assembly, and then have your Java application call these functions
4.编写带有native声明的方法的java类
5.使用javac命令编译所编写的java类
6.使用javah ?jni java类名生成扩展名为h的头文件
7.使用C/C++实现本地方法
8.将C/C++编写的文件生成动态连接库

二、JNI（Java Native Interface）的书写步骤
1) 编写java程序：这里以HelloWorld为例。
代码1：
class HelloWorld {
  public native void displayHelloWorld();
  static {
   System.loadLibrary("hello");
  }
  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，那么你就必须声明改方法为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。 main()方法是函数得入口点。
2) 编译 javac HelloWorld.java
3) 生成扩展名为h的头文件 javah HelloWorld 头文件的内容：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include /* Header for class HelloWorld */
#ifndef _Included_HelloWorld
#define _Included_HelloWorld
#ifdef __cplusplus extern "C" {
#endif

/*
* Class: HelloWorld
* Method: displayHelloWorld
* Signature: ()V
*/

JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *, jobject);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#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（c/c++程序）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：
  #include "jni.h"
  #include "HelloWorld.h"
  #include ......
  JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj) {
    printf("Hello world! ");
    return;
  }
  
  注意第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生成。
  命令行如下:
  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 java HelloWorld就ok。
三、JNI(Java Native Interface)的简要使用例子 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：
  #include "jni.h"
  #include weiqiong.h
  
  JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni(JNIEnv *env, jobject obj) {
   printf("haha---------go into c!!! ");
  }
5．为了生成.so文件，创建makefile文件如下：
  libtestjni.so: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!!!”

四．JNI（Java Native Interface）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：
  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
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。
五．JNI中对JAVA传入数据的处理
  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);
六．JAVA调用本地接口后的数据处理问题
1． java得到的数据是String的话，直接处理就可以了。
2． 得到的如果是bytearray的话，作如下处理：
  DataInputStream in = new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(bytearray));
  byte []byte1 = new byte[36]; in.read(byte1,0,36);
  String string = new String(byte1);
  System.out.println("读出的第一个字段为："+string);


本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u2/67175/showart_2142728.html