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david_je
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Java Programming Tutorial-JNI(翻译)(续二)

 
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          最近太忙了,对这个JNI programing Tutorial的翻译停止了很长时间,正好赶上周末,把剩下的东西写下来,否则就虎头蛇尾了。

          JNI基础

          JNI在native系统定义了如下JNI的类型

          1. java原始类型:jnit, jbyte, jshort,jlong,jfloat,jdouble,jchar,jboolean分别对应java中的int,byte,short,long,short,float,double,char 和boolean。

          2. java引用类型:jobject对应java.lang.Object,定义了一下子类型:

                       a. jclass ->java.lang.Class

                       b. jstring->java.lang.String

                       c. jthrowable->java.lang.Throwable

                       d. jarray为java的数组,数组是引用类型可以存放8种原始类型和Object的数据,这8种原始类型的数组分别是:jintArray,jbyteArray,jshortArray,jlongArray,jfloatArray,jdoubleArray,jcharArray和jbooleanArray,还有救是jbojectArray.

     

          native的函数可以接受这些JNI类型的参数并且返回这些类型的值,然而,native的函数只能操作native的数据类型,所以我们需要转换数据类型在native类型和JNI类型之间。转换的工作可能占到JNI代码的绝大多数。

 

         传递原始类型数据

          Java JNI Program:TestJNIPrimitive.java

          

public class TestJNIPrimitive {
   static {
      System.loadLibrary("myjni"); // myjni.dll (Windows) or libmyjni.so (Unixes)
   }
   // Native method that receives two ints and return a double containing the average
   private native double average(int n1, int n2);
 
   public static void main(String args[]) {
      System.out.println("In Java, the average is " + new TestJNIPrimitive().average(3, 2));
   }
}

 

         这个java程序加载了一个共享库myjni.dll(在Windows上)或者libmyjni.so(在Unixes上). 声明了一个native的方法average(),接受两个int类型的参数,并且返回一个double类型的平均值。

         编译代码javac TestJNIPrimative.java,生成头文件javah TestJNIPrimitive,主要内容如下:

         

JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_TestJNIPrimitive_average(JNIEnv *, jobject, jint, jint);

   

         “jni.h”和"win32\jni_mh.h"包含这8种JNI原始类型和一个jsize的typedef定义描述,如下:

 

          

// In "win\jni_mh.h" - machine header which is machine dependent
typedef long            jint;
typedef __int64         jlong;
typedef signed char     jbyte;
 
// In "jni.h"
typedef unsigned char   jboolean;
typedef unsigned short  jchar;
typedef short           jshort;
typedef float           jfloat;
typedef double          jdouble;
typedef jint            jsize;

     

             实现的C文件TestJNIPrimitive.c如下:

             

#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include "TestJNIPrimitive.h"
 
JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_TestJNIPrimitive_average
          (JNIEnv *env, jobject thisObj, jint n1, jint n2) {
   jdouble result;
   printf("In C, the numbers are %d and %d\n", n1, n2);
   result = ((jdouble)n1 + n2) / 2.0;
   // jint is mapped to int, jdouble is mapped to double
   return result;
}

 

            编译:

         

gcc -Wl,--add-stdcall-alias -I"<JAVA_HOME>\include" -I"<JAVA_HOME>\include\win32" -shared -o myjni.dll TestJNIPrimitive.c

   

         传递String类型字符串:

          

public class TestJNIString {
   static {
      System.loadLibrary("myjni"); // myjni.dll (Windows) or libmyjni.so (Unixes)
   }
   // Native method that receives a Java String and return a Java String
   private native String sayHello(String msg);
 
   public static void main(String args[]) {
      String result = new TestJNIString().sayHello("Hello from Java");
      System.out.println("In Java, the returned string is: " + result);
   }
}

        生成的头文件:

       

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_TestJNIString_sayHello(JNIEnv *, jobject, jstring);

      传递和返回都是jstring类型,传递jstring类型要比传递原始类型要复杂,C的string是一个NULL结尾的字符数组,你需要在java的String类型和C的string类型做一个转换。

     转换步骤如下:

      1. 使用方法char *GetStringUTFChars(JNIEnv*,jstring,jboolean)可以从jstring转换到C的string字符串。

      2. NewStringUTF (JNIEnv*,char*)可以生产jstring类型字符串。

      

#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include "TestJNIString.h"
 
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_TestJNIString_sayHello(JNIEnv *env, jobject thisObj, jstring inJNIStr) {
   // Step 1: Convert the JNI String (jstring) into C-String (char*)
   const char *inCStr = (*env)->GetStringUTFChars(env, inJNIStr, NULL);
   if (NULL == inCSt) return NULL;
 
   // Step 2: Perform its intended operations
   printf("In C, the received string is: %s\n", inCStr);
   (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, inJNIStr, inCStr);  // release resources
 
   // Prompt user for a C-string
   char outCStr[128];
   printf("Enter a String: ");
   scanf("%s", outCStr);    // not more than 127 characters
 
   // Step 3: Convert the C-string (char*) into JNI String (jstring) and return
   return (*env)->NewStringUTF(env, outCStr);
}

 

 

        JNI native字符串的API:

        JNI支持Unicode(16位)和UTF-8(1~3字节)的字符串类型,像以null结尾的字符串utf - 8 C字符串(char数组),它应该被用于C / c++程序。

        

// UTF-8 String (encoded to 1-3 byte, backward compatible with 7-bit ASCII)
// Can be mapped to null-terminated char-array C-string
const char * GetStringUTFChars(JNIEnv *env, jstring string, jboolean *isCopy);
   // Returns a pointer to an array of bytes representing the string in modified UTF-8 encoding.
void ReleaseStringUTFChars(JNIEnv *env, jstring string, const char *utf);
   // Informs the VM that the native code no longer needs access to utf.
jstring NewStringUTF(JNIEnv *env, const char *bytes);
   // Constructs a new java.lang.String object from an array of characters in modified UTF-8 encoding.
jsize GetStringUTFLength(JNIEnv *env, jstring string);
   // Returns the length in bytes of the modified UTF-8 representation of a string.
void GetStringUTFRegion(JNIEnv *env, jstring str, jsize start, jsize length, char *buf);
   // Translates len number of Unicode characters beginning at offset start into modified UTF-8 encoding 
   // and place the result in the given buffer buf.
  
// Unicode Strings (16-bit character)
const jchar * GetStringChars(JNIEnv *env, jstring string, jboolean *isCopy);
   // Returns a pointer to the array of Unicode characters
void ReleaseStringChars(JNIEnv *env, jstring string, const jchar *chars);
   // Informs the VM that the native code no longer needs access to chars.
jstring NewString(JNIEnv *env, const jchar *unicodeChars, jsize length);
   // Constructs a new java.lang.String object from an array of Unicode characters.
jsize GetStringLength(JNIEnv *env, jstring string);
   // Returns the length (the count of Unicode characters) of a Java string.
void GetStringRegion(JNIEnv *env, jstring str, jsize start, jsize length, jchar *buf);
   // Copies len number of Unicode characters beginning at offset start to the given buffer buf

 

    

         传递原始类型的数组

          

public class TestJNIPrimitiveArray {
   static {
      System.loadLibrary("myjni"); // myjni.dll (Windows) or libmyjni.so (Unixes)
   }
   // Native method that receives an int[] and
   //  return a double[2] array with [0] as sum and [1] as average
   private native double[] sumAndAverage(int[] numbers);
 
   public static void main(String args[]) {
      int[] numbers = {22, 33, 33};
      double[] results = new TestJNIPrimitiveArray().sumAndAverage(numbers);
      System.out.println("In Java, the sum is " + results[0]);
      System.out.println("In Java, the average is " + results[1]);
   }
}

     生成的头文件主要内容为:

      

JNIEXPORT jdoubleArray JNICALL Java_TestJNIPrimitiveArray_average (JNIEnv *, jobject, jintArray);

     现在需要JNI数组和C语言数组中间做一个转换:

     1. 使用jnit *GetIntArrayElements(JNIEnv *env,jintArray a,jboolean *isCopy),可以得到一个native的jint [].

     2. 使用jintArray NewIntArray(JNIEnv *env, jsize len),可以生产一个JNI jintArray的对象。

      

#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include "TestJNIPrimitiveArray.h"
 
JNIEXPORT jdoubleArray JNICALL Java_TestJNIPrimitiveArray_sumAndAverage
          (JNIEnv *env, jobject thisObj, jintArray inJNIArray) {
   // Step 1: Convert the incoming JNI jintarray to C's jint[]
   jint *inCArray = (*env)->GetIntArrayElements(env, inJNIArray, NULL);
   if (NULL == inCArray) return NULL;
   jsize length = (*env)->GetArrayLength(env, inJNIArray);
 
   // Step 2: Perform its intended operations
   jint sum = 0;
   int i;
   for (i = 0; i < length; i++) {
      sum += inCArray[i];
   }
   jdouble average = (jdouble)sum / length;
   (*env)->ReleaseIntArrayElements(env, inJNIArray, inCArray, 0); // release resources
 
   jdouble outCArray[] = {sum, average};
 
   // Step 3: Convert the C's Native jdouble[] to JNI jdoublearray, and return
   jdoubleArray outJNIArray = (*env)->NewDoubleArray(env, 2);  // allocate
   if (NULL == outJNIArray) return NULL;
   (*env)->SetDoubleArrayRegion(env, outJNIArray, 0 , 2, outCArray);  // copy
   return outJNIArray;
}

     JNI Array API:

     

// ArrayType: jintArray, jbyteArray, jshortArray, jlongArray, jfloatArray, jdoubleArray, jcharArray, jbooleanArray
// PrimitiveType: int, byte, short, long, float, double, char, boolean
// NativeType: jint, jbyte, jshort, jlong, jfloat, jdouble, jchar, jboolean
NativeType * Get<PrimitiveType>ArrayElements(JNIEnv *env, ArrayType array, jboolean *isCopy);
void Release<PrimitiveType>ArrayElements(JNIEnv *env, ArrayType array, NativeType *elems, jint mode);
void Get<PrimitiveType>ArrayRegion(JNIEnv *env, ArrayType array, jsize start, jsize length, NativeType *buffer);
void Set<PrimitiveType>ArrayRegion(JNIEnv *env, ArrayType array, jsize start, jsize length, const NativeType *buffer);
ArrayType New<PrimitiveType>Array(JNIEnv *env, jsize length);
void * GetPrimitiveArrayCritical(JNIEnv *env, jarray array, jboolean *isCopy);
void ReleasePrimitiveArrayCritical(JNIEnv *env, jarray array, void *carray, jint mode);

 

    未完待续。。。。

            

       

         

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