在Linux平台下使用JNI(摘至IBM官方网站)

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　　本文简要介绍了JNI调用规范，及常用函数。并通过具体示例程序展示了实现一个本地调用的基本步骤。

　　引言

　　　　Java的出现给大家开发带来的极大的方便。但是，如果我们有大量原有的经过广泛测试的非Java代码，将它们全部用Java来重写，恐怕会带来巨大的工作量和长期的测试；如果我们的应用中需要访问到特定的设备，甚至是仅符合公司内部信息交互规范的设备，或某个特定的操作系统才有的特性，Java就显得有些力不从心了。面对这些问题，Sun公司在JDK1.0中就定义了JNI规范，它规定了Java应用程序对本地方法的调用规则。

　　实现步骤及相关函数使用

　　　　本文将一步步说明在Linux平台下如何实现本地共享库与Java协同工作。Hello World程序是目前标准的入门第一步，那么，我也以类似的应用最为样例。
　　第一步，定义一个 Java 类 -- Hello. 它提供SayHello方法：
　　此时应注意两点：
　　1.为要使用的每个本地方法编写本地方法声明，其声明方式与普通 Java 方法接口没什么不同，只是必须指定 native 关键字，如下所示：
　　public native void SayHello(String strName);
　　在这个函数中，我们将根据传进的人名，向某人问好。
　　2.必须显式地加载本地代码库。我们需在类的一个静态块中加载这个库：

static { System.loadLibrary("hello"); }

　　再加上必要的异常处理就生成如下源文件Hello.java：

public class Hello { static { try { //此处即为本地方法所在链接库名 System.loadLibrary("hello"); } catch(UnsatisfiedLinkError e) { System.err.println( "Cannot load hello library:\n " + e.toString() ); } } public Hello() { } //声明的本地方法 public native void SayHello(String strName); }

　　编译后生成Hello.class文件。
　　第二步，生成本地链接库。具体过程如下：
　　1. 要为以上定义的类生成 Java 本地接口头文件，需使用javah，Java 编译器的 javah 功能将根据 Hello类生成必要的声明，此命令将生成Hello.h 文件，我们在共享库的代码中要包含它，javah不使默认内部命令，需要指明路径，它在JDK的bin目录下，在我的Linux环境下命令如下：

/home/jbuilder/jdk1.3.1/bin/javah Hello　　生成的Hello.h 文件 内容如下所示：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class Hello */ #ifndef _Included_Hello #define _Included_Hello #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class:     Hello * Method:    SayHello * Signature: (Ljava/lang/String;)V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_Hello_SayHello (JNIEnv *, jobject, jstring); #ifdef __cplusplus } #endif #endif

　　2.在与Hello.h相同的路径下创建一个CPP文件Hello.cpp。内容如下：

#include "Hello.h" #include <stdio.h> //与Hello.h中函数声明相同 JNIEXPORT void JNICALL Java_Hello_SayHello  (JNIEnv * env, jobject arg, jstring instring) { //从instring字符串取得指向字符串UTF编码的指针 const jbyte *str = (const jbyte *)env->GetStringUTFChars( instring, JNI_FALSE ); printf("Hello,%s\n",str); //通知虚拟机本地代码不再需要通过str访问Java字符串。 env->ReleaseStringUTFChars( instring, (const char *)str ); return; }

　　所有的JNI调用都使用了JNIEnv *类型的指针，习惯上在CPP文件中将这个变量定义为evn，它是任意一个本地方法的第一个参数。env指针指向一个函数指针表，在VC中可以直接用"->"操作符访问其中的函数。
　　jobject 指向在此 Java 代码中实例化的 Java 对象 LocalFunction的一个句柄，相当于this指针。
　　后续的参数就是本地调用中有Java程序传进的参数，本例中只有一个String型参数。对于字符串型参数，因为在本地代码中不能直接读取 Java 字符串，而必须将其转换为 C /C++字符串或 Unicode。以下是三个我们经常会用到的字符串类型处理的函数：
　　const char* GetStringUTFChars(jstring string,jboolean* isCopy)
　　返回指向字符串UTF编码的指针，如果不能创建这个字符数组，返回null。这个指针在调用ReleaseStringUTFChar()函数之前一直有效。

参数：stringJava字符串对象
isCopy如果进行拷贝，指向以JNI_TRUE填充的jboolean,否则指向以JNI_FALSE填充的jboolean。
void ReleaseStringUTFChars(jstring str, const char* chars)
通知虚拟机本地代码不再需要通过chars访问Java字符串。

参数：stringJava字符串对象
chars由GetStringChars返回的指针
jstring NewStringUTF(const char *utf)
返回一个新的Java字符串并将utf内容拷贝入新串，如果不能创建字符串对象，
返回null。通常在反值类型为string型时用到。

参数：utfUTF编码的字符串指针
对于数值型参数，在C/C++中可直接使用，其字节宽度如下所示：

Java	C/C++	字节数
boolean	jboolean	1
byte	jbyte	1
char	jchar	2
short	jshort	2
int	jint	4
long	jlong	8
float	jfloat	4
double	jdouble	8

　　对于数组型参数，

Java	C/C++
boolean[ ]	JbooleanArray
byte[ ]	JbyteArray
char[ ]	JcharArray
short[ ]	JshortArray
int[ ]	JintArray
long[ ]	JlongArray
float[ ]	JfloatArray
double[ ]	JdoubleArray

对于上述类型数组，有一组函数与其对应。以下函数中Xxx为对应类型。
xxx * GetXxxArrayElements(xxxArray array, jboolean *isCopy)
产生一个指向Java数组元素的C指针。不再需要时，需将此指针传给ReleaseXxxArrayElemes。

参数：array数组对象
isCopy如果进行拷贝，指向以JNI_TRUE填充的jboolean,否则指向以JNI_FALSE填充的jboolean。
例如： jboolean * GetBooleanArrayElements(jbooleanArray array, jboolean *isCopy)
void ReleaseXxxArrayElements(xxxArray array,xxx *elems, jint mode)
通知虚拟机不再需要从GetXxxArrayElements得到的指针。
参数：array数组对象
elems不再需要的指向数组元素的指针
mode0＝在更新数组元素后释放elems缓冲器
JNI_COMMIT＝在更新数组元素后不释放elems缓冲器
JNI_ABORT＝不更新数组元素释放elems缓冲器
例如：void ReleaseBooleanArrayElements(jbooleanArray array,jboolean *elems,     jint mode)
xxxArray NewXxxArray(jsize len)
产生一个新的数组，通常在反值类型为数组型时用到
参数：len数组中元素的个数。
例如：jbooleanArray NewBooleanArray(jsize len)
　　3．编译生成共享库。
　　使用GCC时,必须通知编译器在何处查找此 Java 本地方法的支持文件，并且显式通知编译器生成位置无关的代码，在我的环境中按如下过程编译：

gcc -I/home/jbuilder/jdk1.3.1/include -I/home/jbuilder/jdk1.3.1/include/linux -fPIC -c Hello.c

　　生成Hello.o

gcc -shared -Wl,-soname,libhello.so.1 -o libhello.so.1.0 Hello.o

　　生成libhello.so.1.0
　　接下来将生成的共享库拷贝为标准文件名
　　cp libhello.so.1.0 libhello.so
　　最后通知动态链接程序此共享文件的路径。
　　export LD_LIBRARY_PATH=`pwd`:$LD_LIBRARY_PATH
　　4．编写一个简单的Java程序来测试我们的本地方法。
　　将如下源码存为ToSay.java：

import Hello; import java.util.*; public class ToSay { public static void main(String argv[]) { ToSay say = new ToSay(); } public ToSay() { Hello h = new Hello(); //调用本地方法向John问好 h.SayHello("John"); } }

　　用javac编译ToSay.java，生成ToSay.class
向执行普通Java程序一样使用java ToSay，我们会看到在屏幕上出现Hello,John。
到这里我们就将整个的本地调用编写过程大概浏览了一遍。

　　应用中注意事项

　　　　1． 如果可以通过TCP/IP实现Java代码与本地C/C++代码的交互工作，那么最好不使用以上提到的JNI的方式，因为一次JNI调用非常耗时，大概要花0.5～1个毫秒。
　　2． 在一个Applet应用中，不要使用JNI。因为在 applet 中可能引发安全异常。
　　3． 将所有本地方法都封装在单个类中，这个类调用单个 DLL。对于每种目标操作系统，都可以用特定于适当平台的版本替换这个 DLL。这样就可以将本地代码的影响减至最小，并有助于将以后所需的移植问题包含在内。
　　4． 本地方法要简单。尽量将生成的DLL 对任何第三方运行时 DLL 的依赖减到最小。使本地方法尽量独立，以将加载DLL 和应用程序所需的开销减到最小。如果必须要运行时 DLL，则应随应用程序一起提供它们。
　　5． 本地代码运行时，没有有效地防数组越界错误、错误指针引用带来的间接错误等。所以必须保证保证本地代码的稳定性，因为，丝毫的错误都可能导致Java虚拟机崩溃。