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JNI Java C#C C++

JNI实例

一、JNI简介
JNI：Java Native Interface，是Java语言提供的一种通用接口，用于Java代码与本地化代码的交互。所谓本地化代码是指直接编译成的与机器相关的二进制代码，而非Java字节码之类的中间代码。Windows下面的可执行文件，DLL等，Linux下面的可执行文件和SO文件等，都是二进制代码。
JNI允许Java语言编写的程序与其他语言编写的程序库(DLL, SO)或可执行文件进行互操作，包括汇编、C、C++。JNI产生的原因在于以下几种需求：
(1). 你的应用程序需要使用系统相关的功能，而Java代码不支持或是难以办到。这个比较典型的是实现托盘图标，有几种现成的方案都是用的JNI做的，名字好像是叫做TrayIcon和StayOnTop。当然啦，如果是用的Java1.6,那就要另当别论了。
(2). 已有其他语言写好的类库或程序，希望Java程序可以使用它们。
(3). 出于更高的性能要求，希望使用汇编或是C/C++语言来实现部分功能。
下图出自JNI Tutorial，展示了JNI的地位：

其他的理论的东西就不多说了，JNI Tutorial讲得很清楚。强烈建议阅读。

二、JNI的开发步骤
这里以使用C++编写本地化方法实现为例，开发一个使用JNI的Demo程序，具体步骤如下所示：
(1). 编写带有native方法的java类
(2). 使用javac命令编译所编写的java类
(3). 使用javah命令处理类文件，生成C/C++头文件
(4). 使用C/C++实现本地方法
(5). 将C/C++编写的文件生成动态连接库

三、Demo程序，Demo程序宣示了Java代码中调用C++的输出功能打印字符串，同时演示了使用C++的输入功能读取字符串，并使用System.out.println输出。

1. 编写带native方法的Java类
本示例中的源程序就一个Java类。如下所示：

 // HelloJNI.java -- 简单的JNI入门示例。
// 2007-4-5 16:41:45

public class HelloJNI {
   public native void displayHello () ;
   public native void showTime () ;

   private native String getLine ( String prompt ) ;

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

   public static void main ( String [] args ) throws Exception {
     HelloJNI hj = new HelloJNI () ;

     System.out.println ( "==> Demo 1: hello" ) ;
     hj.displayHello () ;
     System.out.println ( "==> Demo 2: time" ) ;
     hj.showTime () ;

     System.out.println ( "==> Demo 3: input" ) ;
     String input = hj.getLine ( "Type a line: " ) ;
     System.out.println ( "User typed: " + input ) ;
   }
}

说明：一共3个native方法，第一个简单的Hello，第二个使用<ctime>头文件中的相关函数计算当前时间，第三个读取输入。注意static语句块：

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

在JVM载入HelloJNI类的时候加载动态库，System.loadLibrary()中的参数是我们要生成的动态库文件的名字，不包括扩展名，在Windows下面是hello.dll，Linux下面是hello.so，这个由Java自动识别。

2. 编译此类

3. javah HelloJNI 生成C/C++头文件，生成的头文件不用任何修改。如下所示：

 /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloJNI */

#ifndef _Included_HelloJNI
#define _Included_HelloJNI
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class:      HelloJNI
* Method:     displayHello
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_displayHello
   ( JNIEnv *, jobject ) ;

/*
* Class:      HelloJNI
* Method:     showTime
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_showTime
   ( JNIEnv *, jobject ) ;

/*
* Class:      HelloJNI
* Method:     getLine
* Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_HelloJNI_getLine
   ( JNIEnv *, jobject, jstring ) ;

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

4. 编写C/C++实现文件，如下所示：

 // HelloJNIImpl.cpp -- 自己编写的实现文件
// 2007-4-5 16:52:53

#include <jni.h>
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <string>
#include <cstdio>
#include <windows.h>
#include "HelloJNI.h"

extern "C" {
   //
}

using namespace std;

JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_displayHello ( JNIEnv * env, jobject obj ) {
   cout << "Hello, JNI tech. This is from C++!" << endl;
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_showTime ( JNIEnv * env, jobject obj ) {
   time_t sec;
   tm t;

   time_t loop;

   cout << "时间：" ;
   sec = time ( NULL ) ;
   t = *localtime ( &sec ) ;
   unsigned int hour = t.tm_hour;
   unsigned int mini = t.tm_min;
   unsigned int secd = t.tm_sec;
  
   if ( hour < 10 ) {
   cout << "0" << hour;
   }
   else {
     cout << hour;
   }
   cout << ":" ;
   if ( mini < 10 ) {
     cout << "0" << mini;
   }
   else {
     cout << mini;
   }
   cout << ":" ;
   if ( secd < 10 ) {
     cout << "0" << secd;
   }
   else {
     cout << secd;
   }
   cout << endl;
}

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_HelloJNI_getLine ( JNIEnv * env, jobject obj, jstring prompt ) {
   char buf [ 128 ] = { 0 } ;
   const char * str = ( env ) ->GetStringUTFChars ( prompt, 0 ) ;
//   printf("%s", str);
   cout << str;
   ( env ) ->ReleaseStringUTFChars ( prompt, str ) ;
   string buffer;
   getline ( cin, buffer ) ;
//   scanf("%s", buf);
   return ( env ) ->NewStringUTF ( buffer.c_str ()) ;
}

说明：JNI Tutorial中使用的居然是像下面这样的代码，env指针的使用应该有误，敬请注意。

JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject obj, jstring prompt)
{
    char buf[128];
    const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, prompt, 0);
    printf("%s", str);
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, prompt, str);
    ...

5. 生成本地库文件。笔者使用的VS.NET 2003中的C++编译器。VS.NET 2003命令行工具生成DLL的命令：
cl -I<头文件目录1> -I<头文件目录2> -LD <C/C++源文件名> -Fe<生成的DLL文件名>
-I选项指定头文件目录，-LD指定C++源文件，-Fe指定生成的DLL文件名。将各个部分替换成实际的情况，实际使用的命令如下：
cl -IC:/java/jdk1.5.0_10/include -IC:/java/jdk1.5.0_10/include/win32 -LD HelloJNIImpl.cpp -Fehello.dll
注：cl可以增加-EHsc参数来减少生成过程中的输出信息。如下图所示：

6. 运行结果，如下图所示：

注意自己输入的那一行！

7. 自动化。其实步骤都很简单，所以可以使用Ant来完成。下面提供一个ANT Buildfile。使用之前请根据自己的实际情况修改相关属性。
注意：Builfile编码是UTF-8的。
build.xml

<?xml version= "1.0" encoding= "UTF-8" ?>
<project default = "help" basedir= "." name= "JNI_Hello" >
   <property name= "app.home" value= "." ></property>

   <!-- 设置头文件的目录，根据JDK具体的安装目录而定 -->
   <property name= "h.dir1" value= "C:/java/jdk1.5.0_10/include" ></property>
   <property name= "h.dir2" value= "C:/java/jdk1.5.0_10/include/win32" ></property>
  
   <!-- 设置cl工具的路径，视具体情况而定 -->
   <property name= "vc.bin.dir"
     value= "C:/Program Files/Microsoft Visual Studio .NET 2003/Vc7/bin" >
   </property>

   <property name= "cpp.name" value= "HelloJNIImpl.cpp" ></property>
   <property name= "dll.name" value= "hello.dll" ></property>

   <target name= "compile" description= " ==> 编译Java源文件" >
     <javac srcdir= "${app.home}" destdir= "${app.home}" >
     </javac>
   </target>

   <target name= "javah" description= " ==> 生成C/C++头文件" >
     <javah destdir= "${app.home}" force= "yes" class = "HelloJNI" />
   </target>
  
   <target name= "dll" description= " ==> 调用cl命令生成相关的DLL文件" >
     <exec dir= "${app.home}" executable= "${vc.bin.dir}/cl.exe" os= "Windows XP" >
       <!-- 参数-EHsc好像是VS.NET2003中cl.exe的，可以不加，参考下面的注释行 -->
       <arg line= "-EHsc -I${h.dir1} -I${h.dir2} -LD ${cpp.name} -Fe${dll.name}" />
       <!--
       <arg line= "-I${h.dir1} -I${h.dir2} -LD ${cpp.name} -Fe${dll.name}" />
       -->
     </exec>
   </target>

   <target name= "run" description= " ==> 运行" >
     <java classname= "HelloJNI" ></java>
   </target>

   <target name= "all" description= " ==> 自动进行上面任务列表" >
     <antcall target= "compile" />
     <antcall target= "javah" />
     <antcall target= "dll" />
     <antcall target= "run" />
   </target>

   <target name= "help" description= " ==> 显示帮助信息" >
     <echo>用法帮助：</echo>
     <echo>ant compile      编译Java源文件</echo>
     <echo>ant javah        生成C/C++头文件</echo>
     <echo>ant dll          调用cl命令生成相关的DLL文件</echo>
     <echo>ant run          运行</echo>
     <echo></echo>
     <echo>ant all          自动进行上面任务列表</echo>
     <echo>ant help         显示帮助信息</echo>
   </target>
</project>

Done！^_^！

JNI还有很多高级的功能，这里我就不说了，一来是不太会，二来也没什么意义。JNI Tutorial上讲得很全面，不错。

分享到：

JNI技术实践小结 | 解析Java中的String对象的数据类型

2009-06-13 12:07
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1 楼侯上校 2011-06-25

很好的，顶顶

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