【详解】JNI(Java Native Interface)
内容导读
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![【详解】JNI(Java Native Interface)](/upload/InfoBanner/zyjiaocheng/850/e3c00925db9b4a9884e218e3c12dadb4.jpg)
前言:
一提到JNI,多数编程者会下意识地感受到一种无法言喻的恐惧。它给人的第一感觉就是"难",因为它不是单纯地在JVM环境内操作Java代码,而是跳出虚拟机与其他编程语言进行交互。
你可能至今还没听说过这个技术,但是如果你是一个源码爱好者,或者有翻阅过JDK的一些源码,那你一定有接触过native方法。你是否因为查阅源码直到native方法戛然而止,但又由于它的空方法体,而对底层原理不知所以? 本文就带让你了解JNI。并通过一些案例来自己实现JNI的交互。
什么是JNI?
JNI 全称 Java Native Interface。Java本地方法接口,它是Java语言允许Java代码与C、C++代码交互的标准机制。维基百科是这样解释的:“当应用无法完全用Java编程语言实现的时候,(例如,标准Java类库不支持的特定平台特性或者程序库时),JNI使得编程者能够编写native方法来处理这种情况”。这就意味着,在一个Java应用程序中,我们可以使用我们需要的C++类库,并且直接与Java代码交互,而且在可以被调用的C++程序内,反过来调用Java方法(回调函数)。
JNI的优点:
(1)JNI使得一些"过程"无需在Java中实现。例如,硬件敏感的,或者直接与操作系统API关联的命令。
(2)由于使用底层的库,如图形,计算,各种类型的渲染等等,可以提高应用的运行性能。
(3)已经有大量的库已经被实现,编程者可直接使用,不用再自行编写。这里的库指的是用其他编程语言实现的程序库,例如IO流或者线程等底层与OS交互的操作都是由C/C++实现的。
具体实现原理
交互模式如图
要从Java调用C++函数,你需要进行以下操作:
1. 在Java类中创建一个native方法,此方法被本类其他方法调用
2. 创建一个头文件,可以利用javah命令生成。
在头文件中定义它的签名,如下所示:
接口规范:
JNIEXPORT <返回类型> JNICALL Java_<包名>_<类名>_<方法名>(JNIEnv*, <原对象引用>,<参数1>..<参数n>)
- extern "C" 只被C++编译器识别,标明此方法利用C的函数命名协议来编译。
- JNIEXPORT 是JNI必要的修饰符。
- 数据类型带有"j"前缀的:jdouble,jobject..等是Java对象或类型在C++中的映射
- JNIEnv* 指向JNI 环境,可以利用其调用所有JNI函数
- jobject 引用当前Java对象
3. 创建一个源文件,实现头文件中定义的接口。实现内容就是Java代码调用的C/C++代码。
4. 编译头文件和源文件生成C/C++动态链接库 .so/.dll 文件
5. 此native方法所在类,加载动态链接库。因为加载链接库要在执行native方法之前,所以此加载过程一般放在静态初始化块内执行。
或
总结一下,从Java代码中调用C/C++代码的流程:
(1)创建一个有native标识的方法,并且从其他Java方法调用它
(2)Java编译器生成字节码
(3)C/C++ 编译器生成动态库 .so文件(Linux)或 .dll文件(Windows)
(4)运行程序,执行字节码
(5)执行到loadLibary或load调用的时候,添加一个 .so文件到这个进程中
(6)执行到native方法的时候,通过方法签名,在已打开的.so文件中进行搜索。
(7)如果链接库内有对应方法,就会被执行,否则程序崩溃
注:由于windows没找到生成动态链接库的工具,又不想安装C/C++开发环境,故以下案例都在以CentOS为操作系统的虚拟机内运行
案例一:从Java调用C++代码输出Hello World
此案例所有生成的所有文件如下:
(1)创建JNI文件夹,创建Java文件如下:
这里,我们定义了一个native方法,是个空方法体,我们在主函数内对其进行调用。
注:这里使用的是System.load从绝对路径引用动态链接库,当然也可以使用loadLibrary方法,其是从java.library.path对应路径下搜索对应名称的库文件并加载。
(2)编译HelloJNI.java文件,生成类文件
(3)利用JDK提供的JNI命令工具,javah生成 .h头文件。
注:发现Linux环境下,javah居然不能从当前文件夹扫描到类文件,需要指定类路径 其中 -cp 就是-classpath
以下是利用javah生成的头文件。
(4)创建HelloJNI.c文件,编写实现体
(5)利用gcc生成动态链接库,注意我们这里有引用到jni.h这个头文件,此文件由JDK提供,另外jni.h还引用了jni_md.h这个文件。必须引入这两个头文件,才能通过编译。
两个文件的所在地,本人JDK的安装路径在/usr/java下,每个人可能都不一样。
在gcc命令内通过指定( -I 路径 )引入库所在的目录,利用前面前面的头文件和源文件编译成动态链接库 hello.so
(6)运行java程序
由图可知,我们成功调用了C的代码
未完待续...
以上只介绍了简单的无参函数调用,接下来,还有
Java有参调用C++代码,
C++代码返回值给Java方法,
C++代码获取native方法所在对象的字段值
C++代码调用Java的其他函数(回调)
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的【详解】JNI(Java Native Interface)全部内容,希望文章能够帮你解决【详解】JNI(Java Native Interface)所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错,欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
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