Java JNI 调用C/C++ 本地库(dll/so)
2018-02-04 17:10
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Java JNI 调用C/C++ 本地库(dll/so)
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一. 什么是JNI
二. 编写带有native声明的方法的java类
三. 使用javac命令编译所有的java类
四. 使用javah命令生成.h文件(javah 包名.类名)
五. 使用C/C++实现本地方法
六. 将C/C++编写的文件生成动态链接库
总的来说,JNI就是一个允许Java语言和其他编程语言(主要是C/C++)通信的接口。C/C++是系统级的编程语言, 可以用来开发任何和系统相关的程序和类库, 但是Java本身编写底层的应用比较难实现, 使用JNI可以调用现有的本地库, 极大地灵活了Java的开发. C/C++的效率是目前最好的语言, 可以使用C/C++来实现一些实时性非常高的部分. C/C++和Java本身都是非常流行的编程语言, 一些大型软件中经常使用语言之间的混合编程.
一旦使用JNI, JAVA程序就丧失了JAVA平台的两个优点: 程序不在跨平台。要想跨平台,必须在不同的系统环境中重新编译本地语言部分;程序不再是绝对安全的,本地代码的不当使用可能导致整个程序崩溃。一个通用的规则是,你应该让本地方法集中在少数几个类当中,这样就降低了Java语言和C/C++之间的耦合性。
使用JNI实现Java与C语言混合编程的基本步骤如下:
编写带有native声明的方法的java类
使用javac命令编译所有的java类
然后使用javah + 类名生成扩展名为.h的头文件(javah 包名.类名)
使用C/C++实现本地方法
将C/C++编写的文件生成动态链接库
将编译生成的动态库文件放到java工程中,运行java jni程序
上面NativeMethodTest类中有四个native关键字声明的方法,分别是4种类型的参数, int, boolean, String, int[]. 其中 System.loadLibrary(“SampleC”); 这行代码加载了本地动态链接库,在Windows系统下加载的就是SampleC.dll, 在Linux系统下加载的就是SampleC.so。注意不可以在代码中写上扩展名.dll或者.so。本文使用的是Windows系统,加载的是SampleC.dll,这个DLL文件就是我们稍后要使用C/C++编译生成的文件。
这4个native关键字修饰的方法就是需要我们用C/C++实现的方法。
这个h文件相当于我们在java里面的接口,这里声明了四个方法,然后在我们的本地方法里面实现这个方法,也就是说我们在编写C/C++程序的时候所使用的方法名必须和这里的一致。
在注释中我们可以看到这样一个东西 Signature, 这个是方法的签名. 关于Signature, 下面通过一个表格来说明.
(*env)->GetStringUTFChars()这个方法, 是用来在Java和C之间转换字符串的, 因为Java本身都使用了双字节的字符, 而C语言本身都是单字节的字符, 所以需要进行转换.
JNIEnv *是每个函数都有的参数, 它包含了很多有用的方法, 使用起来类似Java的反射, 也提供了这样一个编码转换的函数.
GetStringUTFChars()和NewStringUTF(), 第一个是从UTF-8转换为C的编码格式, 第二个是根据C的字符串返回一个UTF8字符串.
ReleaseStringUTFChars()是用来释放对象的, 在Java中有虚拟机进行垃圾回收, 但是在C语言中, 这些对象必须手动回收. 否则可能造成内存泄漏.
函数的名字一眼看到就可以猜出功能, jni.h中的大部分函数名都是这样.
2)也可以直接指定依赖的头文件路径 gcc -I%JAVA_HOME%\include -I%JAVA_HOME%\include\win32 -LD Sample1.c -o Sample.dll
将编译生成的SampleC.dll文件拷贝到Sample.class所在的文件夹中,在命令行中运行:java Sample 即可看到如下结果:
intMethod: 25
booleanMethod:false
stringMethod:JAVA
intArrayMethod:49
注意: 1)64位版本的JDK可能会在运行时报错:
java.lang.UnsatisfiedLinkError: …Sample1.dll: Can’t load IA 32-bit .dll on a AMD 64-bit platform
如果您有这样的错误, 请使用32位的JDK来重新运行.考虑到兼容性问题,最好用32位的JDK和32位的gcc编译生成32位的dll动态库,方便在32位和64位的机器上运行
2)实际操作过程中还遇到了如下错误,在调用具体native函数时报错,更换编译命令后解决,编译时需要保证编译成动态库文件
Exception in thread “main” java.lang.UnsatisfiedLinkError: intMethod
at NativeMethodTest.intMethod(Native Method)
at Sample.main(Sample.java:7)
本文所用编译器为MinGW中的gcc编译器
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一. 什么是JNI
二. 编写带有native声明的方法的java类
三. 使用javac命令编译所有的java类
四. 使用javah命令生成.h文件(javah 包名.类名)
五. 使用C/C++实现本地方法
六. 将C/C++编写的文件生成动态链接库
一. 什么是JNI
JNI是Java Native Interface的缩写,它提供了若干的API实现了Java和其他语言的通信(主要是C&C++)。从Java1.1开始,JNI标准成为java平台的一部分,它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI一开始是为了本地已编译语言,尤其是C和C++而设计的,但是它并不妨碍你使用其他编程语言,只要调用约定受支持就可以了。使用java与本地已编译的代码交互,通常会丧失平台可移植性。但是,有些情况下这样做是可以接受的,甚至是必须的。例如,使用一些旧的库,与硬件、操作系统进行交互,或者为了提高程序的性能。JNI标准至少要保证本地代码能工作在任何Java 虚拟机环境下。总的来说,JNI就是一个允许Java语言和其他编程语言(主要是C/C++)通信的接口。C/C++是系统级的编程语言, 可以用来开发任何和系统相关的程序和类库, 但是Java本身编写底层的应用比较难实现, 使用JNI可以调用现有的本地库, 极大地灵活了Java的开发. C/C++的效率是目前最好的语言, 可以使用C/C++来实现一些实时性非常高的部分. C/C++和Java本身都是非常流行的编程语言, 一些大型软件中经常使用语言之间的混合编程.
一旦使用JNI, JAVA程序就丧失了JAVA平台的两个优点: 程序不在跨平台。要想跨平台,必须在不同的系统环境中重新编译本地语言部分;程序不再是绝对安全的,本地代码的不当使用可能导致整个程序崩溃。一个通用的规则是,你应该让本地方法集中在少数几个类当中,这样就降低了Java语言和C/C++之间的耦合性。
使用JNI实现Java与C语言混合编程的基本步骤如下:
编写带有native声明的方法的java类
使用javac命令编译所有的java类
然后使用javah + 类名生成扩展名为.h的头文件(javah 包名.类名)
使用C/C++实现本地方法
将C/C++编写的文件生成动态链接库
将编译生成的动态库文件放到java工程中,运行java jni程序
二. 编写带有native声明的方法的java类
public class Sample { public static void main(String[] args) { System.loadLibrary("SampleC"); NativeMethodTest nmt = new NativeMethodTest(); int square = nmt.intMethod(5); boolean bool = nmt.booleanMethod(true); String text = nmt.stringMethod("java"); int sum = nmt.intArrayMethod(new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8,13}); System.out.println("intMethod: " + square); System.out.println("booleanMethod:" + bool); System.out.println("stringMethod:" +text); System.out.println("intArrayMethod:" + sum); } } class NativeMethodTest { public native int intMethod(int n); public native boolean booleanMethod(boolean bool); public native String stringMethod(String text); public native int intArrayMethod(int[] intArray); }
上面NativeMethodTest类中有四个native关键字声明的方法,分别是4种类型的参数, int, boolean, String, int[]. 其中 System.loadLibrary(“SampleC”); 这行代码加载了本地动态链接库,在Windows系统下加载的就是SampleC.dll, 在Linux系统下加载的就是SampleC.so。注意不可以在代码中写上扩展名.dll或者.so。本文使用的是Windows系统,加载的是SampleC.dll,这个DLL文件就是我们稍后要使用C/C++编译生成的文件。
这4个native关键字修饰的方法就是需要我们用C/C++实现的方法。
三. 使用javac命令编译所有的java类
编译Sample.java,使用命令行(Windows下是cmd) javac Sample.java 可以看到生成两个class文件: Sample.class, NativeMethodTest.class(本示例未新建java包名)
四. 使用javah命令生成.h文件(javah 包名.类名)
命令行中运行 javah NativeMethodTest 可以生成NativeMethodTest.h文件,注意不是 javah Sample , native关键字修饰的方法在那个类中就使用javah命令生成对应的头文件。NativeMethodTest.h的代码如下(假如添加了包名com.csdn.test,生成的.h文件中的方法为Java_包名NativeMethodTest_intMethod,class NativeMethodTest中的native方法名不变)/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class NativeMethodTest */ #ifndef _Included_NativeMethodTest #define _Included_NativeMethodTest #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: NativeMethodTest * Method: intMethod * Signature: (I)I */ JNIEXPORT jint JNICALL Java_NativeMethodTest_intMethod (JNIEnv *, jobject, jint); /* * Class: NativeMethodTest * Method: booleanMethod * Signature: (Z)Z */ JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_NativeMethodTest_booleanMethod (JNIEnv *, jobject, jboolean); /* * Class: NativeMethodTest * Method: stringMethod * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; */ JNIEXPORT jstring JNICALL Java_NativeMethodTest_stringMethod (JNIEnv *, jobject, jstring); /* * Class: NativeMethodTest * Method: intArrayMethod * Signature: ([I)I */ JNIEXPORT jint JNICALL Java_NativeMethodTest_intArrayMethod (JNIEnv *, jobject, jintArray); #ifdef __cplusplus } #endif #endif
这个h文件相当于我们在java里面的接口,这里声明了四个方法,然后在我们的本地方法里面实现这个方法,也就是说我们在编写C/C++程序的时候所使用的方法名必须和这里的一致。
在注释中我们可以看到这样一个东西 Signature, 这个是方法的签名. 关于Signature, 下面通过一个表格来说明.
java类型 | Signature | 备注 |
---|---|---|
boolean | Z | |
byte | B | |
char | C | |
short | S | |
int | I | |
long | L | |
float | F | |
double | D | |
void | V | |
Object | L用/分割的完整类名 | 例如: Ljava/lang/String表示String类型 |
Array | [签名 | 例如: [I表示int类型的数组, [Ljava/lang/String表示String类型的数组 |
Method | (参数签名)返回类型签名 | 例如: ([I)I表示参数类型为int数组,返回值int类型的方法 |
五. 使用C/C++实现本地方法
# include "NativeMethodTest.h" # include <string.h> JNIEXPORT jint JNICALL Java_NativeMethodTest_intMethod (JNIEnv * env, jobject obj, jint i) { return i * i; } JNIEXPORT jboolean JNICALL Java_NativeMethodTest_booleanMethod (JNIEnv * env, jobject obj, jboolean b) { return !b; } JNIEXPORT jstring JNICALL Java_NativeMethodTest_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_NativeMethodTest_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()这个方法, 是用来在Java和C之间转换字符串的, 因为Java本身都使用了双字节的字符, 而C语言本身都是单字节的字符, 所以需要进行转换.
JNIEnv *是每个函数都有的参数, 它包含了很多有用的方法, 使用起来类似Java的反射, 也提供了这样一个编码转换的函数.
GetStringUTFChars()和NewStringUTF(), 第一个是从UTF-8转换为C的编码格式, 第二个是根据C的字符串返回一个UTF8字符串.
ReleaseStringUTFChars()是用来释放对象的, 在Java中有虚拟机进行垃圾回收, 但是在C语言中, 这些对象必须手动回收. 否则可能造成内存泄漏.
函数的名字一眼看到就可以猜出功能, jni.h中的大部分函数名都是这样.
六. 将C/C++编写的文件生成动态链接库
1)可以将jni.h和jin_cmd.h放在当前目录下,运行gcc -I. -shared -Wl,–kill-at -s -o Sample.dll test.c2)也可以直接指定依赖的头文件路径 gcc -I%JAVA_HOME%\include -I%JAVA_HOME%\include\win32 -LD Sample1.c -o Sample.dll
-I(大写字母I,include的意思)是加入自己的库,也就是告诉编译器jni.h的位置。当然不加这个参数也可以,自己把jni.h和jni_md.h文件复制出来和Test.c放一起,另外include改为”” -shared表示编译成.dll库文件 -s参数可以大幅减小.dll文件的大小,不加也可以 -o表示目标文件名,不加也可以,会有默认名,但要自己改成java中导入库的名字,这里是lib -Wl,–kill-at 防止编译后的函数名被自动加上@符号,并取消警告。(是小写字母L,不是数字1)
将编译生成的SampleC.dll文件拷贝到Sample.class所在的文件夹中,在命令行中运行:java Sample 即可看到如下结果:
intMethod: 25
booleanMethod:false
stringMethod:JAVA
intArrayMethod:49
注意: 1)64位版本的JDK可能会在运行时报错:
java.lang.UnsatisfiedLinkError: …Sample1.dll: Can’t load IA 32-bit .dll on a AMD 64-bit platform
如果您有这样的错误, 请使用32位的JDK来重新运行.考虑到兼容性问题,最好用32位的JDK和32位的gcc编译生成32位的dll动态库,方便在32位和64位的机器上运行
2)实际操作过程中还遇到了如下错误,在调用具体native函数时报错,更换编译命令后解决,编译时需要保证编译成动态库文件
Exception in thread “main” java.lang.UnsatisfiedLinkError: intMethod
at NativeMethodTest.intMethod(Native Method)
at Sample.main(Sample.java:7)
本文所用编译器为MinGW中的gcc编译器
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