JAVA基础之理解JNI原理及应用

最新推荐文章于 2018-07-09 17:30:36 发布

bytxl

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java 以其跨平台的特性深受人们喜爱，而又正由于它的跨平台的目的，使得它和本地机器的各种内部联系变得很少，约束了它的功能。解决JAVA对本地操作的一种方法就是JNI。
　　JAVA通过JNI调用本地方法，而本地方法是以库文件的形式存放的（在WINDOWS平台上是DLL文件形式，在UNIX机器上是SO文件形式）。通过调用本地的库文件的内部方法，使JAVA可以实现和本地机器的紧密联系，调用系统级的各接口方法。

JNI是JAVA标准平台中的一个重要功能，它弥补了JAVA的与平台无关这一重大优点的不足，在JAVA实现跨平台的同时，也能与其它语言（如C、C++）的动态库进行交互，给其它语言发挥优势的机会。

有了JAVA标准平台的支持，使JNI模式更加易于实现和使用。在此总结了下面这个知识图：

简单介绍

　　一、JAVA中所需要做的工作

　　在JAVA程序中，首先需要在类中声明所调用的库名称，如下：
　　static {
　　System.loadLibrary(“goodlUCk”);
　　}
　　
　　在这里，库的扩展名字可以不用写出来，究竟是DLL还是SO，由系统自己判定。
　　
　　还需对将要调用的方法做本地声明，要害字为native。且只需要声明，而不需要具体实现。如下：
　　public native static void set(int i);
　　public native static int get();
　　
　　然后编译该JAVA程序文件，生成CLASS，再用JAVAH命令，JNI就会生成C/C++的头文件。
　　
　　例如程序testdll.java，内容为：
　　public class testdll
　　{
　　static
　　{
　　System.loadLibrary("goodluck");
　　}
　　public native static int get();
　　public native static void set(int i);
　　public static void main(String[] args)
　　{
　　testdll test = new testdll();
　　test.set(10);
　　System.out.PRintln(test.get());
　　}
　　}
　　
　　用javac testdll.java编译它，会生成testdll.class。
　　
　　再用javah testdll，则会在当前目录下生成testdll.h文件，这个文件需要被C/C++程序调用来生成所需的库文件。

　　二、C/C++中所需要做的工作

　　对于已生成的.h头文件，C/C++所需要做的，就是把它的各个方法具体的实现。然后编译连接成库文件即可。再把库文件拷贝到JAVA程序的路径下面，就可以用JAVA调用C/C++所实现的功能了。
　　接上例子。我们先看一下testdll.h文件的内容：
　　/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
　　#include
　　/* Header for class testdll */
　　#ifndef _Included_testdll
　　#define _Included_testdll
　　#ifdef __cplusplus
　　extern "C" {
　　#endif
　　/*
　　* Class: testdll
　　* Method: get
　　* Signature: ()I
　　*/
　　JNIEXPORT jint JNICALL Java_testdll_get (JNIEnv *, jclass);
　　/*
　　* Class: testdll
　　* Method: set
　　* Signature: (I)V
　　*/
　　JNIEXPORT void JNICALL Java_testdll_set (JNIEnv *, jclass, jint);
　　#ifdef __cplusplus
　　}
　　#endif
　　#endif
　　
　　在具体实现的时候，我们只关心两个函数原型
　　JNIEXPORT jint JNICALL Java_testdll_get (JNIEnv *, jclass); 和
　　JNIEXPORT void JNICALL Java_testdll_set (JNIEnv *, jclass, jint);
　　
　　这里JNIEXPORT和JNICALL都是JNI的要害字，表示此函数是要被JNI调用的。而jint是以JNI为中介使JAVA的int类型与本地的int沟通的一种类型，我们可以视而不见，就当做int使用。函数的名称是JAVA_再加上java程序的package路径再加函数名组成的。参数中，我们也只需要关心在JAVA程序中存在的参数，至于JNIEnv*和jclass我们一般没有必要去碰它。

实例一

下面我们用testdll.cpp文件具体实现这两个函数：

#include "testdll.h"
int i = 0;
JNIEXPORT jint JNICALL Java_testdll_get (JNIEnv *, jclass)
{
    return i;
}
JNIEXPORT void JNICALL Java_testdll_set (JNIEnv *, jclass, jint j)
{
    i = j;
}

　　编译连接成库文件，本例是在WINDOWS下做的，生成的是DLL文件。并且名称要与JAVA中需要调用的一致，这里就是goodluck.dll 。把goodluck.dll拷贝到testdll.class的目录下，java testdll运行它，就可以观察到结果了。

　　
　　我的项目比较复杂，需要调用动态链接库，这样在JNI传送参数到C程序时，需要对参数进行处理转换。才可以被C程序识别。
　　
　　大体程序如下：

public class SendSMS {
    static
    {
        System.out.println(System.getProperty("java.library.path"));
        System.loadLibrary("sms");
    }
    public native static int SmsInit();
    public native static int SmsSend(byte[] mobileNo, byte[] smContent);
}

　　在这里要注重的是，path里一定要包含类库的路径，否则在程序运行时会抛出异常：
　　java.lang.UnsatisfiedLinkError: no sms in java.library.path
　　at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1491)
　　at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:788)
　　at java.lang.System.loadLibrary(System.java:834)
　　at com.mobilesoft.sms.mobilesoftinfo.SendSMS.(SendSMS.java:14)
　　at com.mobilesoft. sms .mobilesoftinfo.test.main(test. java :18)
　　Exception in thread "main"
　　
　　指引的路径应该到.dll文件的上一级，假如指到.dll，则会报：
　　java.lang.UnsatisfiedLinkError: C:\sms.dll: Can't find dependent libraries
　　at java.lang.ClassLoader$NativeLibrary.load(Native Method)
　　at java.lang.ClassLoader.loadLibrary0(ClassLoader.java:1560)
　　at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1485)
　　at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:788)
　　at java.lang.System.loadLibrary(System.java:834)
　　at com.mobilesoft. sms .mobilesoftinfo.test.main(test. java :18)
　　Exception in thread "main"
　　
　　通过编译，生成com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS.h头文件。（建议使用Jbuilder进行编译，操作比较简单！）这个头文件就是Java和C之间的纽带。要非凡注重的是方法中传递的参数jbyteArray，这在接下来的过程中会重点介绍。
　　/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
　　#include
　　/* Header for class com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS */
　　#ifndef _Included_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
　　#define _Included_com_mobilesoft_ sms _mobilesoftinfo_SendSMS
　　#ifdef __cplusplus
　　extern "C" {
　　#endif
　　/*
　　* Class: com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
　　* Method: SmsInit
　　* Signature: ()I
　　*/
　　JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS_SmsInit
　　(JNIEnv *, jclass);
　　/*
　　* Class: com_mobilesoft_sms_mobilesoftinfo_SendSMS
　　* Method: SmsSend
　　* Signature: ([B[B)I
　　*/
　　JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_mobilesoft_ sms _mobilesoftinfo_SendSMS_SmsSend
　　(JNIEnv *, jclass, jbyteArray, jbyteArray);
　　#ifdef __cplusplus
　　}
　　#endif
　　#endif
　　
　　对于我要调用的C程序的动态链接库，C程序也要提供一个头文件，sms.h。这个文件将要调用的方法罗列了出来。
　　/*
　　* SMS API
　　* Author: y ip pit
　　* Date: 2004.6.8
　　*/
　　#ifndef MCS_SMS_H
　　#define MCS_SMS_H
　　#define DLLEXPORT __declspec(dllexport)
　　/*sms storage*/
　　#define SMS_SIM 0
　　#define SMS_MT 1
　　/*sms states*/
　　#define SMS_UNREAD 0
　　#define SMS_READ 1
　　/* sms type*/
　　#define SMS_NOPARSE -1
　　#define SMS_NORMAL 0
　　#define SMS_ Flash 1
　　#define SMS_MMSNOTI 2
　　typedef struct tagSmsEntry {
　　int index; /*index, start from 1*/
　　int status ; /*read, unread*/
　　int type; /*-1-can't parser 0-normal, 1-flash, 2-mms*/
　　int storage; /*SMS_SIM, SMS_MT*/
　　char date[24];
　　char number[32];
　　char text[144];
　　} SmsEntry;
　　DLLEXPORT int SmsInit(void);
　　DLLEXPORT int SmsSend(char *phonenum, char *content);
　　DLLEXPORT int SmsSetSCA(char *sca);
　　DLLEXPORT int SmsGetSCA(char *sca);
　　DLLEXPORT int SmsSetInd(int ind);
　　DLLEXPORT int SmsGetInd(void);
　　DLLEXPORT int SmsGetInfo(int storage, int * max , int *used);
　　DLLEXPORT int SmsSaveFlash(int flag );
　　DLLEXPORT int SmsRead(SmsEntry *entry, int storage, int index);
　　DLLEXPORT int SmsDelete(int storage, int index);
　　DLLEXPORT int SmsModifyStatus(int storage, int index); /*unread -> read*/
　　#endif
　　
　　在有了这两个头文件之后，就可以进行C程序的编写了。也就是实现对JNI调用的两个方法。在网上的资料中，由于调用的方法实现的都比较简单，（大多是打印字符串等）所以避开了JNI中最麻烦的部分，也是最要害的部分，参数的传递。由于Java和C的编码是不同的，所以传递的参数是要进行再处理，否则C程序是会对参数在编译过程中提出警告

实例二

环境说明：ubuntu 10.4.2 LTS系统

程序清单1：src/com/magc/jni/HelloWorld.java

/**
 * 
 */
 package com.magc.jni;

 /**
 * @author magc
 *
 */
 public class HelloWorld {
    
    static {
        
        System.loadLibrary("Hello");
        
    }

    public     native void DisplayHello();
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {

        new HelloWorld().DisplayHello();
    }

}

进入src目录下，编译该JAVA类，

命令：javac ./com/magc/jni/HelloWorld.java

在该HelloWorld.java所在目录下生成HelloWorld.class

然后使用javah生成头文件，

命令：javah -jni com.magc.jni.HelloWorld

在当前目录下生成com_magc_jni_HelloWorld.h头文件，此文件供C、C++程序来引用并实现其中的函数

程序清单2：com_magc_jni_HelloWorld.h

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

#ifndef _Included_com_magc_jni_HelloWorld
#define _Included_com_magc_jni_HelloWorld
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_magc_jni_HelloWorld
 * Method:    DisplayHello
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_magc_jni_HelloWorld_DisplayHello
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

注：1)、此头文件是不需要用户编译的，直接供其它C、C++程序引用。

2)、此头文件中的Java_com_magc_jni_HelloWorld_DisplayHello (JNIEnv * , jobject)方法，是将来与动态链接库交互的接口，并需要名字保持一致。

程序清单3：src/jni_helloworldImpl.cpp

#include <jni.h>
#include "com_magc_jni_HelloWorld.h"
#include <stdio.h>
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_magc_jni_HelloWorld_DisplayHello
(JNIEnv *env, jobject obj)
{
    printf("From jni_helloworldImpl.cpp :");
    printf("Hello world ! \n");
    return;
}

此C++文件实现了上述头文件中的函数，注意方法函数名要保持一致。

编译生成动态库libHello.so,

命令：g++ -shared -I /usr/lib/jvm/java-6-openjdk/include jni_helloworldImpl.cpp -o libHello.so

成功后，便会在当前目录下生成动态链接库libHello.so文件。

有了具体实现的动态库后，就可以运行JAVA调用JNI程序类的native方法了，

命令：java -Djava.library.path=. com.magc.jni.HelloWorld

输入结果即为： From jni_helloworldImpl.cpp :Hello world !

本文参考部分内容参考：

1、http://www.iteye.com/topic/304594#814127

2、《Android应用开发详解》

http://www.cnblogs.com/mandroid/archive/2011/06/15/2081093.html

http://www.knowsky.com/367493.html