在Java中調用C/C++本地庫

時間 2019-12-05

標籤 java 調用 c++ 本地欄目 Java 简体版

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JNI是Java Native Interface的英文縮寫, 中文翻譯爲本地調用, 自從Java 1.1開始就成爲了Java標準的一部分.html
 C/C++是系統級的編程語言, 能夠用來開發任何和系統相關的程序和類庫, 可是Java自己編寫底層的應用比較難實現, 使用JNI能夠調用現有的本地庫, 極大地靈活了Java的開發.java
 C/C++的效率是目前最好的語言, 可使用C/C++來實現一些實時性很是高的部分. C/C++和Java自己都是很是流行的編程語言, 一些大型軟件中常常使用語言之間的混合編程.linux
 鑑於目前網絡上JNI的文章不是特別多, 我將本身的一些總結寫在這裏. 若有錯漏, 歡迎指正!編程
 Java調用C/C++大概有這樣幾個步驟windows 
       
       編寫帶有native方法的Java類, 使用javac工具編譯Java類 
       使用javah來生成與native方法對應的頭文件 
       實現相應的頭文件, 並編譯爲動態連接庫(windows下是.dll, linux下是.so) 
      
 下面就完整的介紹一個簡單的Java調用C/C++的例子, 這個例子是來自http://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-jni/index.html, 不過其中有一些錯誤, 這個文章是很是不錯的JNI學習資料, 可是很是古老.數組
 編寫Java類
 咱們來編寫一個Sample1的java類bash 
       
        
         
          
           
            
             
             public class Sample1 {

    public native int intMethod(int n);

    public native boolean booleanMethod(boolean bool);

    public native String stringMethod(String text);

    public native int intArrayMethod(int[] intArray);

     

    public static void main(String[] args) {

        System.loadLibrary("Sample1");

        Sample1 sample = new Sample1();

        int square = sample.intMethod(5);

        boolean bool = sample.booleanMethod(true);

        String text = sample.stringMethod("Java");

        int sum = sample.intArrayMethod(new int[]{1,2,3,4,5,8,13});

         

        System.out.println("intMethod: " + square);

        System.out.println("booleanMethod: " + bool);

        System.out.println("stringMethod: " + text);

        System.out.println("intArrayMethod: " + sum);

    }

} 
             
           
  
          
         
        
      
 上面有4個native方法, 分別是4種類型的參數, int, boolean, String, int[].網絡
 其中有一句比較重要, 這句話加載了動態類庫編程語言
 System.loadLibrary("Sample1");函數
 在windows下加載的就是Sample1.dll, 在linux下加載的就是Sample1.so. 
 本文使用的windowws, 因此後面使用Sample1.dll來表示Sample1動態連接庫.
 注意: 不能夠在代碼中寫上後綴dll或so. 還要保證Sample1.dll在path路徑中. 這個Sample1.dll是咱們後面須要編譯出來的東西.
 4個native方法就是咱們須要用C來實現的方法.
 編譯Sample1.java, 使用命令行(windows是cmd, linux下通常是bash)
 >javac Sample1.java
 能夠看到Sample1.class文件
 使用javah生成頭文件
 在命令行中運行
 >javah Sample1
 能夠在目錄下看到一個新文件Sample1.h

 
        
         
          
           
             /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */

#include <jni.h>

/* Header for class Sample1 */

 

#ifndef _Included_Sample1

#define _Included_Sample1

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

/*

 * Class:     Sample1

 * Method:    intMethod

 * Signature: (I)I

 */

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intMethod

  (JNIEnv *, jobject, jint);

 

/*

 * Class:     Sample1

 * Method:    booleanMethod

 * Signature: (Z)Z

 */

JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Sample1_booleanMethod

  (JNIEnv *, jobject, jboolean);

 

/*

 * Class:     Sample1

 * Method:    stringMethod

 * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;

 */

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Sample1_stringMethod

  (JNIEnv *, jobject, jstring);

 

/*

 * Class:     Sample1

 * Method:    intArrayMethod

 * Signature: ([I)I

 */

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intArrayMethod

  (JNIEnv *, jobject, jintArray);

 

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif 
           
          
         
       
 咱們能夠看到其中有四個函數聲明, Java_完整類名_方法名, 完整類名包括了包名, 例如demo.Sample1是完整類名, 對應的這裏就是demo_Sample1.
 在註釋中咱們能夠看到這樣一個東西 Signature, 這個是方法的簽名. 關於Signature, 下面經過一個表格來講明. 
        
         
          
           
           java類型 
           Signature 
           備註 
           
           
           boolean 
           Z 
             
           
           
           byte 
           B 
             
           
           
           char 
           C 
             
           
           
           short 
           S 
             
           
           
           int 
           I 
             
           
           
           long 
           L 
             
           
           
           float 
           F 
             
           
           
           double 
           D 
             
           
           
           void 
           V 
             
           
           
           object 
           L用/分割的完整類名 
           例如: Ljava/lang/String表示String類型 
           
           
           Array 
           [簽名 
           例如: [I表示int數組, [Ljava/lang/String表示String數組 
           
           
           Method 
           (參數簽名)返回類型簽名 
           例如: ([I)I表示參數類型爲int數組, 返回int類型的方法 
           
          
         
       
 上面頭文件的第一個函數聲明
 JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intMethod (JNIEnv *, jobject, jint);
 註釋中的簽名是 Signature: (I)I
 在每一個函數的參數列表中都有JNIEnv *和 jobject兩個參數, 這兩個參數稍候說明.
 實現頭文件中的函數
 可使用C語言來實現, 也可使用C++來實現, 下面先說說C語言的實現.

#include "Sample1.h"

#include <string.h>

 

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intMethod

  (JNIEnv *env, jobject obj, jint num)

{

    return num * num;

}

 

JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Sample1_booleanMethod

  (JNIEnv *env, jobject obj, jboolean boolean)

{

    return !boolean;

}

 

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Sample1_stringMethod

  (JNIEnv *env, jobject obj, jstring string)

{

    const char* str = (*env)->GetStringUTFChars(env, string, 0);

    char cap[128];

    strcpy(cap, str);

    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, string, 0);

    return (*env)->NewStringUTF(env, strupr(cap));

}

 

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intArrayMethod

  (JNIEnv *env, jobject obj, jintArray array)

{

    int i, sum = 0;

    jsize len = (*env)->GetArrayLength(env, array);

    jint *body = (*env)->GetIntArrayElements(env, array, 0);

     

    for (i = 0; i < len; ++i)

    {

        sum += body[i];

    }

    (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, array, body, 0);

    return sum;

}

(*env)->GetStringUTFChars()這個方法, 是用來在Java和C之間轉換字符串的, 由於Java自己都使用了雙字節的字符, 而C語言自己都是單字節的字符, 因此須要進行轉換.

JNIEnv *是每一個函數都有的參數, 它包含了不少有用的方法, 使用起來相似Java的反射, 也提供了這樣一個編碼轉換的函數.

GetStringUTFChars()和NewStringUTF(), 第一個是從UTF8轉換爲C的編碼格式, 第二個是根據C的字符串返回一個UTF8字符串.

ReleaseStringUTFChars()是用來釋放對象的, 在Java中有虛擬機進行垃圾回收, 可是在C語言中, 這些對象必須手動回收. 不然可能形成內存泄漏.

函數的名字一眼看到就能夠猜出功能, jni.h中的大部分函數名都是這樣.

若是是C++的話, 這段代碼該怎麼寫?

下面是C++的代碼

#include "Sample1.h"

#include <string.h>

 

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intMethod

  (JNIEnv *env, jobject obj, jint num)

{

    return num * num;

}

 

JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Sample1_booleanMethod

  (JNIEnv *env, jobject obj, jboolean boolean)

{

    return !boolean;

}

 

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Sample1_stringMethod

  (JNIEnv *env, jobject obj, jstring string)

{

    const char* str = env->GetStringUTFChars(string, 0);

    char cap[128];

    strcpy(cap, str);

    env->ReleaseStringUTFChars(string, 0);

    return env->NewStringUTF(strupr(cap));

}

 

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intArrayMethod

  (JNIEnv *env, jobject obj, jintArray array)

{

    int i, sum = 0;

    jsize len = env->GetArrayLength(array);

    jint *body = env->GetIntArrayElements(array, 0);

     

    for (i = 0; i < len; ++i)

    {

        sum += body[i];

    }

    env->ReleaseIntArrayElements(array, body, 0);

    return sum;

}

上述兩端代碼很是類似, 只有一個不一樣點

C代碼: (*env)->GetStringUTFChars(env, string, 0);

C++代碼: env->GetStringUTFChars(string, 0);

C語言中使用的是結構體的函數指針, 而在C++中使用的仍是struct, 咱們知道struct在C++中和class的功能是幾乎同樣的, struct也能夠用來定義類, 因此env在C++中是個類對象的指針.

編譯和運行

這裏使用的是微軟編譯器, 編譯C語言版的dll

>cl -I%JAVA_HOME%\include -I%JAVA_HOME%\include\win32 -LD Sample1.c -FeSample1.dll

編譯C++版本的dll

>cl -I%JAVA_HOME%\include -I%JAVA_HOME%\include\win32 -LD Sample1.cpp -FeSample1.dll

運行

>java Sample1

注意: 64位版本的JDK可能會在運行時報錯:

java.lang.UnsatisfiedLinkError: ...Sample1.dll: Can't load IA 32-bit .dll on a AMD 64-bit platform

若是您有這樣的錯誤, 請使用32位的JDK來從新運行.

運行結果以下:

 
          intMethod:  
          25 
         
          booleanMethod:  
          false 
         
          stringMethod: JAVA 
         
          intArrayMethod:  
          36

源代碼下載: Sample1.zip

運行其中的build&run.bat文件便可, 若有錯誤請根據實際狀況修改其中的一些參數.

DLL工程文件VC6.0和VS2010的: VC6.0&VS2010.zip

參考文獻:

Scott Stricker, 用 JNI 進行 Java 編程, http://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-jni/section2.html
JDK 6u30 docs, Java Native Interface Specification, Chapter 3 JNI Types and Data Structures, Type Signatures.