java JNI簡介

爬蜥發表於2018-07-15
Java

JNI的介面函式和指標

native程式碼想要訪問 java虛擬機器需要呼叫JNI方法，而獲取JNI方法則通過 JNI interface Pointer。它實際指向的就是一個都是指標的陣列，每個指標指向的都是一個介面函式

java JNI簡介

這樣做的優勢:

  • JNI 命名和native code書寫分開，避免硬編碼

JNI interface Pointer 只在當前執行緒有效，即native 方法不能線上程之間傳遞（不同執行緒的指標可能不一 樣），VM保證同一個執行緒中呼叫多次JNI interface Pointer是同一個

編譯

JAVA VM支援多執行緒，native 方法在編譯的時候需要加上對應的引數，如 gcc加上 -D_REENTRANT或者-D_POSIX_C_SOURCE

載入

程式碼如下

package pkg;  

class Cls { 
     native double f(int i, String s); 
     static { 
         System.loadLibrary(“pkg_Cls”);  //名字可以隨便定義
     } 
} 
複製程式碼

對於不同的系統，打包的字尾名會有不同，solaris系統一般是libpkg_Cls.so（使用的時候則是直接用的pkg_Cls）Win32的系統則是pkg_Cls.dll

連線

如果當前系統不支援動態連線，所有的Native方法必須預先和VM建立連線，通過System.loadLibrary是無法自動載入。如果要靜態連線可以使用 JNI的函式 RegisterNatives

靜態連線需要把所有的library複製到可執行的映像中；動態連線是把共享的library的名字放在一個可執行的映像中，當映像執行的時候才去連線

Native方法名

  1. 生成規則：Java_ 作為字首,類的全路徑名，用 “_” 分隔每一個目錄名，再加上 方法名，如果是過載的方法，則會新增 “__”和 方法簽名,比如: 全路徑是:com.study.jnilearn.HelloWorld,生成的方法是 Java_com_study_jnilearn_HelloWorld_sayHello:
  2. 查詢規則：VM查詢native library裡面的方法名，首先查詢短的名字，即方法名沒有引數簽名；然後查詢有引數簽名的方法；長方法名只有在native方法過載了另一個native方法的時候需要

方法簽名

方法簽名的格式為：(形參引數型別列表)返回值。
形參引數列表中，引用型別以L開頭，後面緊跟類的全路徑名（需將.全部替換成/），以分號結尾

比如：long f(int n,String s,int[] arr); 對應的Native方法簽名是 (ILjava/lang/String;[I)J. 各種型別簽名對比

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Native的方法引數

第一個引數是JNI Interface pointer(型別是 JNIEnv)，如果是靜態native方法,第二個引數則是對應java class的引用，非靜態的native則對應的是 物件的引用,其它的引數對應的是java方法的引數

JNI的Hello world實現

  1. 建立自己的Hello world檔案，在其中使用Native方法
public class HelloWorld {
    public static native String sayHello(String name);
    public static void main(String[] args) {
       String text = sayHello("paxi");
       System.out.println(text);
    }
    static{
        System.loadLibrary("HelloWorld");
    }
}
複製程式碼
  1. 用javac編譯HelloWorld.java檔案
  2. 用javah編譯產生標頭檔案 HelloWorld.h
    命令為 javah -jni -d ./jni HelloWorld;-d：將生成的檔案放到jni目錄下 生成結果如下：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloWorld */

#ifndef _Included_HelloWorld
#define _Included_HelloWorld
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     HelloWorld
 * Method:    sayHello
 * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_HelloWorld_sayHello
  (JNIEnv *, jclass, jstring);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
複製程式碼
  1. 用C實現HelloWorld.h中的函式
HelloWorld.c:
#include "HelloWorld.h"

#ifdef __cplusplus
extern "C" 
{
#endif

/*
 * Class:     HelloWorld
 * Method:    sayHello
 * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_HelloWorld_sayHello
  (JNIEnv *env, jclass cls, jstring j_str){
    const char *c_str = NULL;
    char buff[128] = {0};
    c_str = (*env)->GetStringUTFChars(env,j_str,NULL);
    if (c_str == NULL)
    {
        printf("out of memory\n");
        return NULL;
    }
    printf("Java Str:%s\n", c_str);
    sprintf(buff,"hello %s",c_str);
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env,j_str,c_str);
    return (*env)->NewStringUTF(env,buff);
  }
#ifdef __cplusplus
}
#endif
複製程式碼
  1. 編譯C的程式碼生成native檔案
    mac下命令為
gcc -dynamiclib -o extensions/libHelloWorld.jnilib jni/HelloWorld.c -framework JavaVM -I/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.7.0_79.jdk/Contents/Home/include -I/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.7.0_79.jdk/Contents/Home/include/darwin

* -dynamiclib:表示生成動態連結庫
* -o:指定動態連結庫編譯後生成的路徑以及檔名
* -framwork JavaVM -I:編譯JNI需要用到的JVM標頭檔案(jni.h)
複製程式碼
  1. 執行java程式，指定動態連結庫
    命令為 java -Djava.library.path=動態連結的目錄 Helloworld
java Str:paxi
hello paxi
複製程式碼

附錄

JNI 文件
JNI hello world原部落格地址

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