在Java中調用C/C++本地庫

時間  2019-12-14
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!c++

Java調用C/C++大概有這樣幾個步驟編程

  1. 編寫帶有native方法的Java類, 使用javac工具編譯Java類
  2. 使用javah來生成與native方法對應的頭文件
  3. 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.windows

編寫Java類

咱們來編寫一個Sample1的java類數組

 1 public class Sample1 {
 2     public native int intMethod(int n);
 3     public native boolean booleanMethod(boolean bool);
 4     public native String stringMethod(String text);
 5     public native int intArrayMethod(int[] intArray);
 6 
 7     public static void main(String[] args) {
 8         System.loadLibrary("Sample1");//沒有後綴名
 9         Sample1 sample = new Sample1();
10         int square = sample.intMethod(5);
11         boolean bool = sample.booleanMethod(true);
12         String text = sample.stringMethod("Java");
13         int sum = sample.intArrayMethod(new int[]{1,2,3,4,5,8,13});        
14 
15         System.out.println("intMethod: " + square);
16         System.out.println("booleanMethod: " + bool);
17         System.out.println("stringMethod: " + text);
18         System.out.println("intArrayMethod: " + sum);
19     }
20 }
Java Sample1

上面有4個native方法, 分別是4種類型的參數, int, boolean, String, int[].bash

其中有一句比較重要, 這句話加載了動態類庫網絡

System.loadLibrary("Sample1");編程語言

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

 1 /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
 2 #include <jni.h>
 3 /* Header for class Sample1 */
 4 
 5 #ifndef _Included_Sample1
 6 #define _Included_Sample1
 7 #ifdef __cplusplus
 8 extern "C" {
 9 #endif
10 /*
11  * Class:     Sample1
12  * Method:    intMethod
13  * Signature: (I)I
14  */
15 JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intMethod
16   (JNIEnv *, jobject, jint);
17 
18 /*
19  * Class:     Sample1
20  * Method:    booleanMethod
21  * Signature: (Z)Z
22  */
23 JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_Sample1_booleanMethod
24   (JNIEnv *, jobject, jboolean);
25 
26 /*
27  * Class:     Sample1
28  * Method:    stringMethod
29  * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
30  */
31 JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Sample1_stringMethod
32   (JNIEnv *, jobject, jstring);
33 
34 /*
35  * Class:     Sample1
36  * Method:    intArrayMethod
37  * Signature: ([I)I
38  */
39 JNIEXPORT jint JNICALL Java_Sample1_intArrayMethod
40   (JNIEnv *, jobject, jintArray);
41 
42 #ifdef __cplusplus
43 }
44 #endif
45 #endif
View Code

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;
}
View Code

(*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;
}
C++實現

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

方法1、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

方法2、用vs新建dll項目

1.新建dll空項目：文件-》新建項目-》Win32控制檯應用程序-》應用程序類型爲DLL-》附加選項爲空項目-》完成

2.項目-》屬性-》c/c++ -》常規-》附加包含目錄是%JAVA_HOME%\include和%JAVA_HOME%\include\win32對應的路徑。

3.有的版本的vs可能須要在預處理器中加入_CRT_SECURE_NO_WARNINGS選項。

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
 
 
 
 
原做者： icejoywoo
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