自己實現一個Native方法的呼叫

五月的倉頡發表於2015-09-20

JNI

開始本篇的內容之前，首先要講一下JNI。Java很好，使用的人很多、應用極廣，但是Java不是完美的。Java的不足體現在執行速度要比傳統的C++慢上許多之外，還有Java無法直接訪問到作業系統底層如硬體系統，為此Java提供了JNI來實現對於底層的訪問。JNI，Java Native Interface，它是Java的SDK一部分，JNI允許Java程式碼使用以其他語言編寫的程式碼和程式碼庫，本地程式中的函式也可以呼叫Java層的函式，即JNI實現了Java和原生程式碼間的雙向互動。

 

Native

JDK開放給使用者的原始碼中隨處可見Native方法，被Native關鍵字宣告的方法說明該方法不是以Java語言實現的，而是以本地語言實現的，Java可以直接拿來用。這裡有一個概念，就是本地語言，本地語言這四個字，個人理解應該就是可以和作業系統直接互動的語言。

 

通過JNI呼叫C++寫的程式碼

下面演示一下如何寫一段簡單的C++程式碼，在Java中用一個Native方法去呼叫的步驟。C++程式碼使用到的IDE是Microsoft Visual Studio 2010，這是一款市面上開發C++程式碼最常用的IDE，功能強大。OK，接下來一步一步演示一下：

1、寫一段Java程式碼。由於我們在Windows環境下，所以用的是一個.dll檔案，如果在Linux環境下的話，用的是一個.so檔案。最後C++程式碼寫完之後要生成一個.dll/.so檔案，生成的檔案可以使用static靜態載入的方法載入進來，也可以通過配置環境變數的方式，這裡選擇前者。

 1 public class TestMain
 2 {
 3     static
 4     {
 5         System.load("D:" + File.separator + "Hello.dll");
 6     }
 7     
 8     public native static void Hello();
 9     
10     public static void main(String[] args)
11     {
12         Hello();
13     }
14 }

2、cmd進入命令列程式中，進入剛才寫的那個類的CLASSPATH下，CLASSPATH就是.class檔案所在的根路徑。執行“JNI -jni com.xrq.test1.TestMain” ，表示為指定的類下的Native方法生成.h檔案。.h檔案是C/C++使用的標頭檔案，用於將宣告和實現分離，不熟悉C/C++的同學也不用深究

3、進入自己的CLASSPATH底下檢視一下有沒有多一個.h檔案，我自己這邊的是

這個命名是javah這個命令的實現幫我們命名的，只要多了這個檔案就可以了

4、開啟VS2010，檔案-->新建-->專案，命名為“Hello”，和我們靜態塊中load進去的名字要一致

注意選擇DLL

5、剛才通過javah生成的.h檔案複製到Hello目錄下

6、把這個.h新增到專案中，右鍵標頭檔案-->新增-->現有項，選擇Hello目錄下的“com_xrq_test1_TestMain.h”新增進去就好了

7、右鍵原始檔-->新增-->新建項，選擇.cpp檔案，隨便命名，我叫做source.cpp。實現很簡單，就列印一下“Hello”這個字串。cout是C++的控制檯輸出語句，相當於Java的System.out.print()，endl是換行的意思，所以這整句相當於Java的System.out.println("Hello");

8、修改“com_xrq_test1_TestMain.h”標頭檔案中的#include <jni.h>為#include "jni.h"

9、把%JAVA_HOME%/include目錄下的“jni.h”和%JAVA_HOME%/include/win32目錄下的“jni_md.h”兩個檔案複製到Hello目錄下，用剛才新增“com_xrq_test1_TestMain.h”一樣的方式新增這兩個.h檔案到標頭檔案目錄中，這樣目錄下Hello目錄下應該多出了兩個檔案，VS2010工程目錄下應該有3個.h檔案。JAVA_HOME就是JDK安裝目錄，不知道的cmd進入命令列，echo %JAVA_HOME%就可以檢視了。這一步很重要，沒有這一步，C++程式是無法執行的

10、右鍵專案-->生成，就可以生成.dll檔案了

11、剛才生成的.dll檔案是32系統下的，32系統的使用者可以直接使用這個.dll檔案了，只要複製到靜態程式碼塊指定的目錄下就好了。換句話說，64位系統的使用者是不能使用這個.dll檔案的。如果要生成64位計算機可以使用的.dll檔案，還要額外再為64位計算機成生一個.dll檔案

下拉選單裡面沒有x64的點選下拉選單-->配置管理器配置一下，自己摸索一下就好了，VS2010有自帶x64的

12、生成64位的.dll，複製到D盤下即可，也就是靜態程式碼塊裡面指定的Hello.dll的路徑


13、執行一下第一步裡面寫的Java程式，C++列印的“Hello”就出來了，至此，Java通過JNI呼叫C++編寫的程式碼的功能完成。

 

有什麼心得？

自己完成了這麼一個過程，肯定是頗有成就感的，成就感過後，我們可以從這13個步驟中感悟到什麼？至少個人有以下心得：

1、1個類中有很多Native方法-->這個類中的所有Native方法生成到1個.h檔案中-->原生程式碼生成一個.dll/.so檔案和一個類的Native方法實現相對應

2、為什麼有Native方法的類中必有這麼一段程式碼

1 private static native void ();
2 static {
3         registerNatives();
4     }

現在想來，估計和我們的靜態程式碼塊起的作用一樣，都是為這個類匯入特定的.dll/.so檔案用的。至於為什麼不能像我們這麼寫，個人猜測，是因為不同的使用者磁碟上的.dll/.so檔案位置不固定，和JDK安裝目錄相關？

3、Java不在乎Native方法是用什麼語言實現的，只要一來語言能和底層打交道就好了，二來語言實現完可以提供出來.dll/.so檔案。因此同一個Native方法，如果不同的Java虛擬機器去呼叫它，那麼結果可能都不同，比如Object的hashCode()，當然，執行效率也不盡然相同，因為不同的虛擬機器對於不同的Native方法有自己的實現。

 

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