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java JNI简介

JNI的接口函数和指针

native代码想要访问 java虚拟机需要调用JNI方法,而获取JNI方法则通过 JNI interface Pointer。它实际指向的就是一个都是指针的数组,每个指针指向的都是一个接口函数

这样做的优势:

  • JNI 命名和native code书写分开,避免硬编码

JNI interface Pointer 只在当前线程有效,即native 方法不能在线程之间传递(不同线程的指针可能不一 样),VM保证同一个线程中调用多次JNI interface Pointer是同一个

编译

JAVA VM支持多线程,native 方法在编译的时候需要加上对应的参数,如 gcc加上 -D_REENTRANT或者-D_POSIX_C_SOURCE

加载

代码如下

package pkg;  

class Cls { 
     native double f(int i, String s); 
     static { 
         System.loadLibrary(“pkg_Cls”);  //名字可以随便定义
     } 
} 
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对于不同的系统,打包的后缀名会有不同,solaris系统一般是libpkg_Cls.so(使用的时候则是直接用的pkg_Cls)Win32的系统则是pkg_Cls.dll

连接

如果当前系统不支持动态连接,所有的Native方法必须预先和VM建立连接,通过System.loadLibrary是无法自动加载。如果要静态连接可以使用 JNI的函数 RegisterNatives

静态连接需要把所有的library复制到可执行的映像中;动态连接是把共享的library的名字放在一个可执行的映像中,当映像运行的时候才去连接

Native方法名

  1. 生成规则:Java_ 作为前缀,类的全路径名,用 “_” 分隔每一个目录名,再加上 方法名,如果是重载的方法,则会添加 “__”和 方法签名,比如: 全路径是:com.study.jnilearn.HelloWorld,生成的方法是 Java_com_study_jnilearn_HelloWorld_sayHello:
  2. 查找规则:VM查找native library里面的方法名,首先查找短的名字,即方法名没有参数签名;然后查找有参数签名的方法;长方法名只有在native方法重载了另一个native方法的时候需要

方法签名

方法签名的格式为:(形参参数类型列表)返回值
形参参数列表中,引用类型以L开头,后面紧跟类的全路径名(需将.全部替换成/),以分号结尾

比如:long f(int n,String s,int[] arr); 对应的Native方法签名是 (ILjava/lang/String;[I)J. 各种类型签名对比

Native的方法参数

第一个参数是JNI Interface pointer(类型是 JNIEnv),如果是静态native方法,第二个参数则是对应java class的引用,非静态的native则对应的是 对象的引用,其它的参数对应的是java方法的参数

JNI的Hello world实现

  1. 创建自己的Hello world文件,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");
    }
}
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  1. 用javac编译HelloWorld.java文件
  2. 用javah编译产生头文件 HelloWorld.h
    命令为 javah -jni -d ./jni HelloWorld;-d:将生成的文件放到jni目录下 生成结果如下:
/* 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
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  1. 用C实现HelloWorld.h中的函数
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
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  1. 编译C的代码生成native文件
    mac下命令为
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:表示生成动态链接库
* -o:指定动态链接库编译后生成的路径以及文件名
* -framwork JavaVM -I:编译JNI需要用到的JVM头文件(jni.h)
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  1. 执行java程序,指定动态链接库
    命令为 java -Djava.library.path=动态链接的目录 Helloworld
java Str:paxi
hello paxi
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附录

JNI 文档
JNI hello world原博客地址