JNI笔记

介绍

JNI（Java Native Interface）是 Java 提供的一个接口，用于在 Java 程序中调用非 Java 代码，特别是 C 或 C++ 代码。JNI 使得 Java 程序能够直接与本地代码进行交互，从而提高性能，访问底层操作系统特性，或者利用现有的 C/C++ 库。

• 调用本地方法：通过 JNI，Java 代码可以调用用 C/C++ 编写的本地方法。
• 有些性能要求高的操作，Java 本身可能无法满足，这时可以将这些操作用本地代码实现，并通过 JNI 调用，从而提升性能。

简单案例

java调用c/c++时,有一下几个步骤需要经历

1. 静态代码块定义需要导入的c++动态链接库(用来连接c++方法的,windows后缀是dll,linux是so)
2. 定义native方法(静态的本地方法）
3. 编译.h头文件
4. c++导入.h头文件,重写java写的本地静态方法
5. 编译c++文件为动态链接库
6. java代码通过动态链接库运行

public class Study1 {
    static {
        // 加载动态链接库(windows是.dll,linux是so)
        System.loadLibrary("Study1");
    }

    // native方法(静态的本地方法）,需要调用的c函数
    public static native int add(int a,int b);


    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(add(1,2));
    }
}

编译java文件,获取对应的.class编译文件和.h头文件

    # 执行编译.java文件,获取.h头文件（旧版本java用的是javah,而不是java -h)
    javac -h .\src\ .java文件
    # 如果.java文件编码不是GBK,还需要指定编码格式
    javac -h .\src\ -encoding UTF-8 .\src\Study1.java

重写java的native方法(静态的本地方法）,直接重写.h的方法

// 重写java的native方法(静态的本地方法）
JNIEXPORT jint JNICALL Java_Study1_add(JNIEnv *,jclass,jint a,jint b){
    printf("c++代码被调用\n");
    return a+b;
}

编译c++文件,生成动态链接库,得到.dll/.so文件,执行java代码测试结果

g++ -o 输出的.dll文件 -fPIC -shared -I"安装的jdk路径\include\win32" -I"安装的jdk路径\include" 编译的.cpp文件
g++ -o study1.dll -fPIC -shared -I"F:\JAVA\JDK\JDK1.8\include\win32" -I"F:\JAVA\JDK\JDK1.8\include" .\src\Study1.cpp

JNI数据类型

在 JNI（Java Native Interface）中，Java 和 Native 代码（通常是 C 或 C++）之间通过特定的数据格式进行交互。以下是 JNI 中常见的数据格式及其对应关系：

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1. 基本数据类型

Java 类型	JNI 类型	C/C++ 类型
boolean	jboolean	unsigned char（1字节）
byte	jbyte	signed char（1字节）
char	jchar	unsigned short（2字节）
short	jshort	short（2字节）
int	jint	int（4字节）
long	jlong	long long（8字节）
float	jfloat	float（4字节）
double	jdouble	double（8字节）
void	void	void

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2. 引用类型

Java 类型	JNI 类型	说明
String	jstring	Java 字符串
Object	jobject	任意 Java 对象
Class	jclass	Java 类
Throwable	jthrowable	Java 异常对象

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3. 数组类型

Java 数组类型	JNI 类型	C/C++ 类型
boolean[]	jbooleanArray	jboolean*
byte[]	jbyteArray	jbyte*
char[]	jcharArray	jchar*
short[]	jshortArray	jshort*
int[]	jintArray	jint*
long[]	jlongArray	jlong*
float[]	jfloatArray	jfloat*
double[]	jdoubleArray	jdouble*
Object[]	jobjectArray	jobject*

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4. JNI 中的特殊类型

JNI 类型	说明
jmethodID	方法 ID
jfieldID	字段 ID
JNIEnv*	JNI 环境指针
JavaVM*	Java 虚拟机指针

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5. 常见数据操作

获取数组元素

jintArray intArray = ...;
jint* elements = env->GetIntArrayElements(intArray, NULL);
// 操作数组元素
env->ReleaseIntArrayElements(intArray, elements, 0);

字符串

jstring str = 指针；//jstring是用来存放java的string内容的指针对象

1.解析字符串

jboolean isCopy; //是否复制一个新的指针,str本身就是一个指针对象
const char* fromJava = env->GetStringUTFChars(jStr, &isCopy); //解析为字符串指针
printf("Java String: %s\n", fromJava);  // 打印字符串,printf会解析指针,不必使用&变量来解析指针

2.释放指针

env->ReleaseStringUTFChars(str, fromJava);  // 释放内存

数组

1.获取数组

// 获取数组指针
jint* a =  env->GetIntArrayElements(arr1,isCopy);

// 获取数组指针(按范围)
jint* b = new jint[3];
env->GetIntArrayRegion(arr2,0,env->GetArrayLength(arr2),b);

// 获取数组长度
env->GetArrayLength(arr1);

2.释放数组

env->ReleaseIntArrayElements(intArray, jint, 0);

引用类型(自定义类)

1.获取引用类型

//1.通过jni参数传递类
JNIEXPORT void JNICALL Java_Study_XX(JNIEnv *env, jclass this_){
    // 获取当前类
    jclass clas = env->GetObjectClass(this_);
}

//2.通过jobject获取类(jobject一般也是通过参数传递)
JNIEXPORT void JNICALL Java_Study_XX(JNIEnv *env, jclass this_,jobject obj){
    // 获取当前类
    jclass clas = env->GetObjectClass(obj);
}

//3.通过路径获取类
jclass clas = env->FindClass("com/demo/Other");

2.静态方法和属性

// 调用静态方法
// 1.先获取静态方法Id
// 格式：GetStaticMethodID(jclass, "静态方法名", 方法签名)
jmethodID staticMethod = env->GetStaticMethodID(clas, "getinfo", "(Lcom/demo/User;)Ljava/lang/String;");
// 2.调用方法,CallStaticXXMethod,XX为返回类型,一般用CallStaticObjectMethod
jobject staticRes = env->CallStaticObjectMethod(jclass, staticMethod, user);
// 或者jstring staticRes = (jstring)env->CallStaticObjectMethod(jclass, staticMethod, user);

// 获取静态属性
// 1. 获取静态字段ID，使用 GetStaticFieldID
// 格式：GetStaticFieldID(jclass, "属性名", 属性签名)
jfieldID staticField = env->GetStaticFieldID(clas, "staticFieldName", "Ljava/lang/String;");
// 2. 获取静态属性值，使用 GetStaticObjectField（对于对象类型）或 GetStatic<Type>Field（对于基本数据类型）
jstring staticFieldValue = (jstring)env->GetStaticObjectField(clas, staticField);

// 设置静态属性
// 1. 获取静态字段ID，使用 GetStaticFieldID
jfieldID staticField = env->GetStaticFieldID(clas, "staticFieldName", "Ljava/lang/String;");
// 2. 设置静态属性值，使用 SetStaticObjectField（对于对象类型）或 SetStatic<Type>Field（对于基本数据类型）
env->SetStaticObjectField(clas, staticField, newStaticValue);

3.非静态方法和属性

// 调用非静态方法
// 1. 获取非静态方法的ID，使用 GetMethodID
// 格式：GetMethodID(jclass, "方法名", 方法签名)
jmethodID method = env->GetMethodID(clas, "getInfo", "()Ljava/lang/String;");、
// 2. 调用非静态方法，使用 CallObjectMethod
// 这里假设返回值是 String 类型，所以使用 CallObjectMethod 并强制转换为 jstring
jstring res = (jstring)env->CallObjectMethod(user, method);

// 设置非静态属性值
// 1. 获取非静态字段ID，使用 GetFieldID
jfieldID field = env->GetFieldID(clas, "name", "Ljava/lang/String;");
// 2. 设置非静态属性值，使用 SetObjectField（对于对象类型）或 Set<Type>Field（对于基本数据类型）
env->SetObjectField(user, field, newFieldValue);

4.签名规则

(<参数签名>)<返回类型签名>

• 基本类型：
  • Z：boolean
  • B：byte
  • C：char
  • D：double
  • F：float
  • I：int
  • J：long
  • S：short
  • V：void
• 对象类型(一定要加";"符号)
  • L<包名>/<类名>;：表示对象类型，例如 Lcom/demo/User; 表示 com.demo.User 类型的对象。
  • [：表示数组。例如，[I 表示一个 int 类型的数组，[Ljava/lang/String; 表示一个 String 类型的数组。

//案例
jmethodID staticMethod = env->GetStaticMethodID(userClass, "getStaticInfo", "(Lcom/demo/User;)Ljava/lang/String;");