【詳解】JNI（Java Native Interface）（一）

前言：

　　一提到JNI，多數編程者會下意識地感覺到一種沒法言喻的恐懼。它給人的第一感受就是"難"，由於它不是單純地在JVM環境內操做Java代碼，而是跳出虛擬機與其餘編程語言進行交互。

　　你可能至今還沒據說過這個技術，可是若是你是一個源碼愛好者，或者有翻閱過JDK的一些源碼，那你必定有接觸過native方法。你是否由於查閱源碼直到native方法戛然而止，但又因爲它的空方法體，而對底層原理不知因此? 本文就帶讓你瞭解JNI。並經過一些案例來本身實現JNI的交互。

什麼是JNI？

　　JNI 全稱 Java Native Interface。Java本地方法接口，它是Java語言容許Java代碼與C、C++代碼交互的標準機制。維基百科是這樣解釋的：「當應用沒法徹底用Java編程語言實現的時候，（例如，標準Java類庫不支持的特定平臺特性或者程序庫時），JNI使得編程者可以編寫native方法來處理這種狀況」。這就意味着，在一個Java應用程序中，咱們可使用咱們須要的C++類庫，而且直接與Java代碼交互，並且在能夠被調用的C++程序內，反過來調用Java方法（回調函數）。

 

JNI的優勢：

　　（1）JNI使得一些"過程"無需在Java中實現。例如，硬件敏感的，或者直接與操做系統API關聯的命令。

　　（2）因爲使用底層的庫，如圖形，計算，各類類型的渲染等等，能夠提升應用的運行性能。

　　（3）已經有大量的庫已經被實現，編程者可直接使用，不用再自行編寫。這裏的庫指的是用其餘編程語言實現的程序庫，例如IO流或者線程等底層與OS交互的操做都是由C/C++實現的。

 

具體實現原理

　　交互模式如圖

　　

 

要從Java調用C++函數，你須要進行如下操做：　

　　1. 在Java類中建立一個native方法，此方法被本類其餘方法調用

        

　　2. 建立一個頭文件，能夠利用javah命令生成。

　　    在頭文件中定義它的簽名，以下所示：

　　

　　接口規範：

　　JNIEXPORT <返回類型> JNICALL Java_<包名>_<類名>_<方法名>(JNIEnv*, <原對象引用>，<參數1>..<參數n>)

• extern "C" 只被C++編譯器識別，標明此方法利用C的函數命名協議來編譯。
• JNIEXPORT 是JNI必要的修飾符。
• 數據類型帶有"j"前綴的：jdouble,jobject..等是Java對象或類型在C++中的映射
• JNIEnv* 指向JNI 環境，能夠利用其調用全部JNI函數
• jobject 引用當前Java對象

　　3. 建立一個源文件，實現頭文件中定義的接口。實現內容就是Java代碼調用的C/C++代碼。

　　4. 編譯頭文件和源文件生成C/C++動態連接庫 .so/.dll 文件

　　5. 此native方法所在類，加載動態連接庫。由於加載連接庫要在執行native方法以前，因此此加載過程通常放在靜態初始化塊內執行。

　　 

　　或

　　

　　總結一下，從Java代碼中調用C/C++代碼的流程：

　　（1）建立一個有native標識的方法，而且從其餘Java方法調用它

　　（2）Java編譯器生成字節碼

　　（3）C/C++ 編譯器生成動態庫  .so文件（Linux）或 .dll文件（Windows）

　　（4）運行程序，執行字節碼

　　（5）執行到loadLibary或load調用的時候，添加一個 .so文件到這個進程中

　　（6）執行到native方法的時候，經過方法簽名，在已打開的.so文件中進行搜索。

　　（7）若是連接庫內有對應方法，就會被執行，不然程序崩潰

　　注：因爲windows沒找到生成動態連接庫的工具，又不想安裝C/C++開發環境，故如下案例都在以CentOS爲操做系統的虛擬機內運行

　　案例一：從Java調用C代碼輸出Hello World 　　

　　此案例全部生成的全部文件以下：

　　

　　（1）建立JNI文件夾，建立Java文件以下：

　　

　　這裏，咱們定義了一個native方法，是個空方法體，咱們在主函數內對其進行調用。

　　注：這裏使用的是System.load從絕對路徑引用動態連接庫，固然也可使用loadLibrary方法，其是從java.library.path對應路徑下搜索對應名稱的庫文件並加載。

　　（2）編譯HelloJNI.java文件，生成類文件

　　

　　（3）利用JDK提供的JNI命令工具，javah生成 .h頭文件。

　　

　　注：發現Linux環境下，javah竟然不能從當前文件夾掃描到類文件，須要指定類路徑 其中 -cp 就是-classpath

　　如下是利用javah生成的頭文件。

　　

　　（4）建立HelloJNI.c文件，編寫實現體

　　

　　（5）利用gcc生成動態連接庫，注意咱們這裏有引用到jni.h這個頭文件，此文件由JDK提供，另外jni.h還引用了jni_md.h這個文件。必須引入這兩個頭文件，才能經過編譯。

　　兩個文件的所在地，本人JDK的安裝路徑在/usr/java下，每一個人可能都不同。

　　

　　

　　在gcc命令內經過指定（ -I 路徑 ）引入庫所在的目錄，利用前面前面的頭文件和源文件編譯成動態連接庫 hello.so

　　

　　

　　（6）運行java程序

　　

　　由圖可知，咱們成功調用了C的代碼

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