Java本地调用JNI使用规范详解

最新推荐文章于 2024-09-15 07:18:41 发布

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本文详细介绍了JNI（Java Native Interface）的概念、数据类型、数据结构、接口函数命名方式及与API的交互方法，包括如何在C/C++中与Java进行数据交换，以及JNI函数与API的具体应用。

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一、 JNI概述

JavaNative Interface的缩写，中文为Java本地调用。从Java1.1开始，JNI即成为Java标准的一部分。

JNI设计的目的是为了允许Java代码与其他语言进行交互。但这样做通常会导致丧失平台可移植性，通常是在特定的需求下进行，例如使用旧的其他语言的库、需要获得Java类库不支持的某种基于具体平台的特性、大量数学计算性能优化等。

二、 JNI数据类型和数据结构

1.基本类型

JNI基本类型和本地等效类型的对应表格如下：

Java类型	本地类型	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	无

为了使用方便，还提供了如下定义：

#define JNI_FALSE 0

#define JNI_TRUE 1

Jsize类型用于描述主要指数和大小：

typedef jint jsize；

2.引用类型

除了基本类型外，JNI还包含了很对对应于不同Java对象的引用类型，JNI引用类型的组织层次如下图所示：

在C语言中，所有其他JNI引用类型都被定义为与jobject一样，例如：

typedef jobject jclass;

在C++中，JNI引入虚构类以加强子类关系，例如：

class _jobject{};

class _jstring : public jobject{};

…

typedef _jobject jobject;

typedef _jstring jstring;

3.方法ID和域ID

方法ID和域ID是常规的C指针类型：

struct_jmethodID; /*不透明结构*/

typedefstruct _jmethodID *jmethodID; /*方法ID*/

struct_jfieldID; /*不透明结构*/

typedefstruct _jfieldID *jfieldID /*域ID*/

4.值类型

jvalue联合在参数数组中用作单元类型，其声明如下：

  typedefunion _jvalue
{
    jboolean z;
    jbyte b;
    jchar c;
    jshort s;
    jint i;
    jlong j;
    jfloat f;
    jdouble d;
    jobject l;
}jvalue;

5.UTF8字符串

JNI的UTF8字符串与标准UTF8格式有两个区别，第一，空字节0使用双字节格式进行编码，而不是标准UTF8的单字节；第二，只使用单字节、双字节和三字节格式，不支持更长的字节格式。

三、 JNI接口函数命名方式

1. 类型签名

Java虚拟机的类型签名如下：

类型签名	Java类型
Z	boolean
B	byte
C	char
S	short
I	int
J	long
F	float
D	double
Lfully-qulitied-class;	全限定类
[type	type[] 数组
(argtypes)rettype	方法类型

例如，Java方法int feet(int n, String s,int [] arr)的类型签名如下：

（ILJava/lang/String;[I）I

圆括号里面为参数，I表示第一个参数int型，LJava/lang/String;表示第二个参数为全限定Java.lang.String类型，[I表示第三个参数为int型的数组，圆括号后面为返回值类型，I表示返回值为int型。

2. 一般函数的JNI接口函数命名方式

一般JNI接口函数命名如下：

Java_包名_类名_方法名。

例如：某工程下Sample/test包下MySigal类的int GetASample()方法的C语言实现函数命名如下：

jint Java_Sample_test_MySigal_GetASample(JNIEnv* env,jobjectobj)

其中，包名所包含的“/”应全部以下划线替代，其本地实现的参数和返回值也应转换为JNI类型。

3. 重载函数的JNI接口函数命名方式

重载函数的JNI实现在一般函数的JNI实现之外，还应添加上类型签名以作为同名函数之间的区别，其接口函数命名如下：

Java_包名_类名_方法名_参数签名。

例如：某工程下Sample/test包下MySigal类的int GetASample(int n, String s,int [] arr)方法的C语言实现函数命名如下：

jintJava_Sample_test_MySigal_GetASample_ILJava_lang_String_2_3I

(JNIEnv*env, jobject obj, jint n, jstring s, jintarray arr)。

JNI在函数命名时采用名字扰乱方案，以保证所有的Unicode字符都能转换为有效的C函数名，所有的“/”,无论是包名中的还是全限定类名中的，均使用“_”代替，用_0,…,_9来代替转义字符，如下：

转义字符序列	表示
_0XXXX	Unicode字符XXXX
_1	字符“_”
_2	签名中的字符“；”
_3	签名中的字符“[”

四、 JNI函数与API

在目前的应用中，我们所主要需要关心的是C/C++数据类型与JNI本地类型之间的转化过程，这个过程某些数据的转换需要使用JNIEnv对象的一系列方法来完成。

1．jstring转换为C风格字符串

char* test = (char*)(*env)->GetStringUTFChars(env,jstring,NULL);

使用完毕后，应调用：

(*env)->ReleaseStringUTFChars(env,jstring, test);

释放资源。

2．C风格字符串转换为jstring

char charStr[50];

jstring jstr;

jstr = env ->NewStringUTF(charStr);

3．C语言中获取的一段char*的buffer传递给Java

在jni中new一个byte数组，然后使用

(*env)->SetByteArrayRegion(env,bytearray, 0, len, buffer)

操作将buffer拷贝到数组中。

这种方式主要是针对buffer中存在“\0”的情况，如果以C风格字符串的方式读入，就会损失“\0”之后的字符。

4．数组操作

数组操作的相关函数列表如下：

JNI函数	功能
GetArrayLength	返回数组中的元素数
NewObjectArray	创建一个指定长度的原始数据类型数组
GetObjectArrayElement	返回Object数组的元素
SetObjectArrayElement	设置Object数组的元素
GetObjectArrayRegion	将原始数据类型数组中的内容拷贝到预先分配好的内存缓存中
SetObjectArrayRegion	设置缓存中数组的值
ReleaseObjectArrayRegion	释放GetObjectArrayRegion分配的内存