JNI全稱是Java Native Interface（Java本地介面）單詞首字母的縮寫，本地介面就是指用C和C++開發的介面。由於JNI是JVM規範中的一部份，因此可以將我們寫的JNI程式在任何實現了JNI規範的Java虛擬機器中執行。同時，這個特性使我們可以複用以前用C/C++寫的大量程式碼。
開發JNI程式會受到系統環境的限制，因為用C/C++語言寫出來的程式碼或模組，編譯過程當中要依賴當前作業系統環境所提供的一些庫函式，並和本地庫連結在一起。而且編譯後生成的二進位制程式碼只能在本地作業系統環境下執行，因為不同的作業系統環境，有自己的本地庫和CPU指令集，而且各個平臺對標準C/C++的規範和標準庫函式實現方式也有所區別。這就造成使用了JNI介面的JAVA程式，不再像以前那樣自由的跨平臺。如果要實現跨平臺，就必須將原生程式碼在不同的作業系統平臺下編譯出相應的動態庫。
JNI開發流程主要分為以下6步：
1、編寫宣告瞭native方法的Java類
2、將Java原始碼編譯成class位元組碼檔案
3、用javah -jni命令生成.h標頭檔案（javah是jdk自帶的一個命令，-jni參數列示將class中用native宣告的函式生成jni規則的函式）
4、用原生程式碼實現.h標頭檔案中的函式
5、將原生程式碼編譯成動態庫（windows：*.dll，linux/unix：*.so，mac os x：*.jnilib）
6、拷貝動態庫至 java.library.path 本地庫搜尋目錄下，並執行Java程式
通過上面的介紹，相信大家對JNI及開發流程有了一個整體的認識，下面通過一個HelloWorld的示例，再深入瞭解JNI開發的各個環節及注意事項。
PS：本人的開發環境為Mac os x 10.10.1 ，Eclipse 3.8(Juno)，如果在其它作業系統下開發也是一樣，只需將原生程式碼編譯成當前作業系統所支援的動態庫即可。
這個案例用命令列的方式介紹開發流程，這樣大家對JNI開發流程的印象會更加深刻，後面的案例都採用eclipse+cdt來開發。
第一步、並新建一個HelloWorld.java原始檔
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package com.study.jnilearn; public class HelloWorld { public static native String sayHello(String name); // 1.宣告這是一個native函式，由原生程式碼實現 public static void main(String[] args) { String text = sayHello("yangxin"); // 3.呼叫本地函式 System.out.println(text); } static { System.loadLibrary("HelloWorld"); // 2.載入實現了native函式的動態庫，只需要寫動態庫的名字 } } |
第二步、用javac命令將.java原始檔編譯成.class位元組碼檔案
注意：HelloWorld放在com.study.jnilearn包下面
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javac src/com/study/jnilearn/HelloWorld.java -d ./bin |
-d 表示將編譯後的class檔案放到指定的目錄下，這裡我把它放到和src同級的bin目錄下
第三步、用javah -jni命令，根據class位元組碼檔案生成.h標頭檔案（-jni引數是可選的）
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javah -jni -classpath ./bin -d ./jni com.study.jnilearn.HelloWorld |
預設生成的.h標頭檔案名為：com_study_jnilearn_HelloWorld.h（包名+類名.h），也可以通過-o引數指定生成標頭檔案名稱：
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javah -jni -classpath ./bin -o HelloWorld.h com.study.jnilearn.HelloWorld |
引數說明：
-classpath ：類搜尋路徑，這裡表示從當前的bin目錄下查詢
-d ：將生成的標頭檔案放到當前的jni目錄下
-o ： 指定生成的標頭檔案名稱，預設以類全路徑名生成（包名+類名.h）
注意：-d和-o只能使用其中一個引數。
第四步、用原生程式碼實現.h標頭檔案中的函式
com_study_jnilearn_HelloWorld.h：
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/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class com_study_jnilearn_HelloWorld */ #ifndef _Included_com_study_jnilearn_HelloWorld #define _Included_com_study_jnilearn_HelloWorld #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: com_study_jnilearn_HelloWorld * Method: sayHello * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; */ JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_study_jnilearn_HelloWorld_sayHello (JNIEnv *, jclass, jstring); #ifdef __cplusplus } #endif #endif |
HelloWorld.c：
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// HelloWorld.c #include "com_study_jnilearn_HelloWorld.h" #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: com_study_jnilearn_HelloWorld * Method: sayHello * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; */ JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_study_jnilearn_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; } (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, j_str, c_str); printf("Java Str:%s\n", c_str); sprintf(buff, "hello %s", c_str); return (*env)->NewStringUTF(env, buff); } #ifdef __cplusplus } #endif |
第五步、將C/C++程式碼編譯成本地動態庫檔案
動態庫檔名命名規則：lib+動態庫檔名+字尾（作業系統不一樣，字尾名也不一樣）如：
Mac OS X : libHelloWorld.jnilib
Windows ：HelloWorld.dll（不需要lib字首）
Linux/Unix：libHelloWorld.so
1> Mac OS X
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gcc -dynamiclib -o /Users/yangxin/Library/Java/Extensions/libHelloWorld.jnilib jni/HelloWorld.c -framework JavaVM -I/$JAVA_HOME/include -I/$JAVA_HOME/include/darwin |
我的$JAVA_HOME目錄在：/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.7.0_21.jdk/Contents/Home
引數選項說明：
-dynamiclib：表示編譯成動態連結庫
-o：指定動態連結庫編譯後生成的路徑及檔名
-framework JavaVM -I：編譯JNI需要用到JVM的標頭檔案(jni.h)，第一個目錄是平臺無關的，第二個目錄是與作業系統平臺相關的標頭檔案
2> Windows(以Windows7下VS2012為例)
開始選單–>所有程式–>Microsoft Visual Studio 2012–>開啟VS2012 X64本機工具命令提示，用cl命令編譯成dll動態庫：
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cl -I"%JAVA_HOME%\include" -I"%JAVA_HOME%\include\win32" -LD HelloWorld.c -FeHelloWorld.dll |
引數選項說明：
-I ： 和mac os x一樣，包含編譯JNI必要的標頭檔案
-LD：標識將指定的檔案編譯成動態連結庫
-Fe：指定編譯後生成的動態連結庫的路徑及檔名
3> Linux/Unix
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gcc -I$JAVA_HOME/include -I$JAVA_HOME/include/linux -fPIC -shared HelloWorld.c -o libHelloWorld.so |
引數說明：
-I： 包含編譯JNI必要的標頭檔案
-fPIC： 編譯成與位置無關的獨立程式碼
-shared：編譯成動態庫
-o： 指定編譯後動態庫生成的路徑和檔名
第六步、執行Java程式
Java在呼叫native(本地)方法之前，需要先載入動態庫。如果在未載入動態之前就呼叫native方法，會丟擲找不到動態連結庫檔案的異常。如下所示：
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Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: com.study.jnilearn.HelloWorld.sayHello(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; at com.study.jnilearn.HelloWorld.sayHello(Native Method) at com.study.jnilearn.HelloWorld.main(HelloWorld.java:9) |
一般在類的靜態（static）程式碼塊中載入動態庫最合適，因為在建立類的例項時，類會被ClassLoader先載入到虛擬機器，隨後立馬呼叫類的static靜態程式碼塊。這時再去呼叫native方法就萬無一失了。載入動態庫的兩種方式：
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System.loadLibrary("HelloWorld"); System.load("/Users/yangxin/Desktop/libHelloWorld.jnilib"); |
方式1：只需要指定動態庫的名字即可，不需要加lib字首，也不要加.so、.dll和.jnilib字尾
方式2：指定動態庫的絕對路徑名，需要加上字首和字尾
如果使用方式1，java會去java.library.path系統屬性指定的目錄下查詢動態庫檔案，如果沒有找到會丟擲java.lang.UnsatisfiedLinkError異常。
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Exception in thread "main" java.lang.UnsatisfiedLinkError: no HelloWorld2 in java.library.path at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1860) at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:845) at java.lang.System.loadLibrary(System.java:1084) at com.study.jnilearn.HelloWorld.<clinit>(HelloWorld.java:13) |
大家從異常中可以看出來，他是在java.library.path中查詢該名稱對應的動態庫，如果在mac下找libHelloWorld.jnilib檔案，linux下找libHelloWorld.so檔案，windows下找libHelloWorld.dll檔案，可以通過呼叫System.getProperties(“java.library.path”)方法獲取查詢的目錄列表，下面是我本機mac os x 系統下的查詢目錄：
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String libraryDirs = System.getProperties("java.library.path"); System.out.println(libraryDirs); // 輸出結果如下： /Users/yangxin/Library/Java/Extensions:/Library/Java/Extensions:/Network/Library/Java/Extensions:/System/Library/Java/Extensions:/usr/lib/java:. |
有兩種方式可以讓java從java.library.path找到動態連結庫檔案，聰明的你應該已經想到了。
方式1：將動態連結庫拷貝到java.library.path目錄下
方式2：給jvm新增“-Djava.library.path=動態連結庫搜尋目錄”引數，指定系統屬性java.library.path的值
java -Djava.library.path=/Users/yangxin/Desktop
Linux/Unix環境下可以通過設定LD_LIBRARY_PATH環境變數，指定庫的搜尋目錄。
費了那麼大勁，終於可以執行寫好的Java程式了，結果如下：
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yangxin-MacBook-Pro:JNILearn yangxin$ java -classpath ./bin com.study.jnilearn.HelloWorld Java Str:yangxin hello yangxin |
如果沒有將動態庫拷貝到本地庫搜尋目錄下，執行java命令，可通過新增系統屬性java.library.path來指定動態庫的目錄，如下所示：
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yangxin-MacBook-Pro:JNILearn yangxin$ java -Djava.library.path=/Users/yangxin/Desktop -classpath ./bin com.study.jnilearn.HelloWorld Java Str:yangxin hello yangxin |