- 使用JNI進行混合編程：在C/C++中調(diào)用Java代碼
- 會被淹死的魚 會被淹死的魚博客 2012-04-28
JNI就是Java Native Interface, 即可以實現(xiàn)Java調(diào)用本地庫, 也可以實現(xiàn)C/C++調(diào)用Java代碼, 從而實現(xiàn)了兩種語言的互通, 可以讓我們更加靈活的使用。 通過使用JNI可以從一個側(cè)面了解Java內(nèi)部的一些實現(xiàn),。 本文使用的環(huán)境是： - 64位的win7系統(tǒng)
- JDK 1.6.0u30 (32位)
- C/C++編譯器是 Microsoft (R) 32-bit C/C++ Optimizing Compiler Version 12.00.8168 for 80x86 (VC 6.0的, 其他版本的也可以編譯通過, 測試過vs2010)
本文使用到的一些功能： - 創(chuàng)建虛擬機
- 尋找class對象, 創(chuàng)建對象
- 調(diào)用靜態(tài)方法和成員方法
- 獲取成員屬性, 修改成員屬性
C/C++調(diào)用Java代碼的一般步驟： - 編寫Java代碼, 并編譯
- 編寫C/C++代碼
- 配置lib進行編譯, 配置PATH添加相應的dll或so并運行
編寫Java代碼并編譯 這段代碼非常簡單, 有個靜態(tài)方法和成員方法, 一個public的成員變量 - public class Sample2 {
- public String name;
-
- public static String sayHello(String name) {
- return 'Hello, ' + name + '!';
- }
-
- public String sayHello() {
- return 'Hello, ' + name + '!';
- }
- }
由于沒有定義構(gòu)造函數(shù), 所以會有一個默認的構(gòu)造函數(shù). 運行下面的命令編譯 >javac Sample2.java 可以在當前目錄下看到Sample2.class文件, 編譯成功, 第一步完成了, So easy! 可以查看Sample2類中的簽名 >javap -s -private Sample2 結(jié)果如下 - Compiled from 'Sample2.java'
- public class Sample2 extends java.lang.Object{
- public java.lang.String name;
- Signature: Ljava/lang/String;
- public Sample2();
- Signature: ()V
- public static java.lang.String sayHello(java.lang.String);
- Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
- public java.lang.String sayHello();
- Signature: ()Ljava/lang/String;
- }
關于簽名的含義, 請參看使用JNI進行Java與C/C++語言混合編程(1)--在Java中調(diào)用C/C++本地庫. 編寫C/C++代碼調(diào)用Java代碼 先貼代碼吧 - #include
- #include
- #include
-
- // 環(huán)境變量PATH在windows下和linux下的分割符定義
- #ifdef _WIN32
- #define PATH_SEPARATOR ';'
- #else
- #define PATH_SEPARATOR ':'
- #endif
-
-
- int main(void)
- {
- JavaVMOption options[1];
- JNIEnv *env;
- JavaVM *jvm;
- JavaVMInitArgs vm_args;
-
- long status;
- jclass cls;
- jmethodID mid;
- jfieldID fid;
- jobject obj;
-
- options[0].optionString = '-Djava.class.path=.';
- memset(&vm_args, 0, sizeof(vm_args));
- vm_args.version = JNI_VERSION_1_4;
- vm_args.nOptions = 1;
- vm_args.options = options;
-
- // 啟動虛擬機
- status = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args);
-
- if (status != JNI_ERR)
- {
- // 先獲得class對象
- cls = (*env)->FindClass(env, 'Sample2');
- if (cls != 0)
- {
- // 獲取方法ID, 通過方法名和簽名, 調(diào)用靜態(tài)方法
- mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls, 'sayHello', '(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;');
- if (mid != 0)
- {
- const char* name = 'World';
- jstring arg = (*env)->NewStringUTF(env, name);
- jstring result = (jstring)(*env)->CallStaticObjectMethod(env, cls, mid, arg);
- const char* str = (*env)->GetStringUTFChars(env, result, 0);
- printf('Result of sayHello: %s\n', str);
- (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, result, 0);
- }
-
- /*** 新建一個對象 ***/
- // 調(diào)用默認構(gòu)造函數(shù)
- //obj = (*env)->AllocObjdect(env, cls);
-
- // 調(diào)用指定的構(gòu)造函數(shù), 構(gòu)造函數(shù)的名字叫做
- mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, '', '()V');
- obj = (*env)->NewObject(env, cls, mid);
- if (obj == 0)
- {
- printf('Create object failed!\n');
- }
- /*** 新建一個對象 ***/
-
- // 獲取屬性ID, 通過屬性名和簽名
- fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, 'name', 'Ljava/lang/String;');
- if (fid != 0)
- {
- const char* name = 'icejoywoo';
- jstring arg = (*env)->NewStringUTF(env, name);
- (*env)->SetObjectField(env, obj, fid, arg); // 修改屬性
- }
-
- // 調(diào)用成員方法
- mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, 'sayHello', '()Ljava/lang/String;');
- if (mid != 0)
- {
- jstring result = (jstring)(*env)->CallObjectMethod(env, obj, mid);
- const char* str = (*env)->GetStringUTFChars(env, result, 0);
- printf('Result of sayHello: %s\n', str);
- (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, result, 0);
- }
- }
-
- (*jvm)->DestroyJavaVM(jvm);
- return 0;
- }
- else
- {
- printf('JVM Created failed!\n');
- return -1;
- }
- }
這段代碼大概做了這幾件事： - 創(chuàng)建虛擬機JVM, 在程序結(jié)束的時候銷毀虛擬機JVM
- 尋找class對象
- 創(chuàng)建class對象的實例
- 調(diào)用方法和修改屬性
虛擬的創(chuàng)建 與之相關的有這樣幾個變量 - JavaVMOption options[1];
- JNIEnv *env;
- JavaVM *jvm;
- JavaVMInitArgs vm_args;
JavaVM就是我們需要創(chuàng)建的虛擬機實例 JavaVMOption相當于在命令行里傳入的參數(shù) JNIEnv在Java調(diào)用C/C++中每個方法都會有的一個參數(shù), 擁有一個JNI的環(huán)境 JavaVMInitArgs就是虛擬機創(chuàng)建的初始化參數(shù), 這個參數(shù)里面會包含JavaVMOption 下面就是創(chuàng)建虛擬機 - options[0].optionString = '-Djava.class.path=.';
- memset(&vm_args, 0, sizeof(vm_args));
- vm_args.version = JNI_VERSION_1_4;
- vm_args.nOptions = 1;
- vm_args.options = options;
-
- // 啟動虛擬機
- status = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args);
'-Djava.class.path=.'看著眼熟吧, 這個就是傳入當前路徑, 作為JVM尋找class的用戶自定義路徑, 我們的Sample2.class就在當前路徑(當然也可以不在當前路徑, 你可以隨便修改). vm_args.version是Java的版本, 這個應該是為了兼容以前的JDK, 可以使用舊版的JDK, 這個宏定義是在jni.h中, 有以下四種 - #define JNI_VERSION_1_1 0x00010001
- #define JNI_VERSION_1_2 0x00010002
- #define JNI_VERSION_1_4 0x00010004
- #define JNI_VERSION_1_6 0x00010006
vm_args.nOptions的含義是, 你傳入的options有多長, 我們這里就一個, 所以是1,。 vm_args.options = options把JavaVMOption傳給JavaVMInitArgs里面去。 然后就是啟動虛擬機了status = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args),。 可以通過這個返回值status , 知道虛擬機是否啟動成功 - #define JNI_OK 0 /* success */
- #define JNI_ERR (-1) /* unknown error */
- #define JNI_EDETACHED (-2) /* thread detached from the VM */
- #define JNI_EVERSION (-3) /* JNI version error */
- #define JNI_ENOMEM (-4) /* not enough memory */
- #define JNI_EEXIST (-5) /* VM already created */
- #define JNI_EINVAL (-6) /* invalid arguments */
尋找class對象, 并實例化 JVM在Java中都是自己啟動的, 在C/C++中只能自己來啟動了, 啟動完之后的事情就和在Java中一樣了, 不過要使用C/C++的語法. 獲取class對象比較簡單, FindClass(env, className). - cls = (*env)->FindClass(env, 'Sample2');
在Java中的類名格式是java.lang.String, 但是className的格式有點不同, 不是使用'.'作為分割, 而是'/', 即java/lang/String. 我們知道Java中構(gòu)造函數(shù)有兩種, 一種是默認的沒有參數(shù)的, 一種是自定義的帶有參數(shù)的. 對應的在C/C++中, 有兩種調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的方法. 調(diào)用默認構(gòu)造函數(shù) - // 調(diào)用默認構(gòu)造函數(shù)
- obj = (*env)->AllocObjdect(env, cls);
構(gòu)造函數(shù)也是方法, 類似調(diào)用方法的方式. - // 調(diào)用指定的構(gòu)造函數(shù), 構(gòu)造函數(shù)的名字叫做
- mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, '', '()V');
- obj = (*env)->NewObject(env, cls, mid);
調(diào)用方法和修改屬性 關于方法和屬性是有兩個ID與之對應, 這兩個ID用來標識方法和屬性. - jmethodID mid;
- jfieldID fid;
方法分為靜態(tài)和非靜態(tài)的, 所以對應的有 - mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls, 'sayHello', '(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;');
-
- mid = (*env)->GetMethodID(env, cls, 'sayHello', '()Ljava/lang/String;');
上面兩個方法是同名的, 都叫sayHello, 但是簽名不同, 所以可以區(qū)分兩個方法. JNI的函數(shù)都是有一定規(guī)律的, Static就表示是靜態(tài), 沒有表示非靜態(tài). 方法的調(diào)用如下 - jstring result = (jstring)(*env)->CallStaticObjectMethod(env, cls, mid, arg);
-
- jstring result = (jstring)(*env)->CallObjectMethod(env, obj, mid);
我們可以看到靜態(tài)方法是只需要class對象, 不需要實例的, 而非靜態(tài)方法需要使用我們之前實例化的對象. 屬性也有靜態(tài)和非靜態(tài), 示例中只有非靜態(tài)的. 獲取屬性ID - fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, 'name', 'Ljava/lang/String;');
改屬性的值 - (*env)->SetObjectField(env, obj, fid, arg); // 修改屬性
關于jstring的說明 java的String都是使用了unicode, 是雙字節(jié)的字符, 而C/C++中使用的單字節(jié)的字符,。 從C轉(zhuǎn)換為java的字符, 使用NewStringUTF方法 - jstring arg = (*env)->NewStringUTF(env, name);
從java轉(zhuǎn)換為C的字符, 使用GetStringUTFChars - const char* str = (*env)->GetStringUTFChars(env, result, 0);
const char* str = (*env)->GetStringUTFChars(env, result, 0); | 編譯和運行 編譯需要頭文件, 頭文件在這兩個目錄中%JAVA_HOME%\include和%JAVA_HOME%\include\win32, 第一個是與平臺無關的, 第二個是與平臺有關的, 由于筆者的系統(tǒng)是windows, 所以是win32. 編譯的時候還要一個lib文件, 是對虛擬機的支持, 保證編譯通過. - cl -I%JAVA_HOME%\include -I%JAVA_HOME%\include\win32 Sample2.c %JAVA_HOME%\lib\jvm.lib
我們可以看到在當前目錄下Sample2.exe, 運行的時候需要jvm.dll(不要將其復制到當前目錄下, 這樣不可以運行, 會導致jvm創(chuàng)建失敗) - set PATH=%JAVA_HOME%\jre\bin\client\;%PATH%
- Sample2
jvm.dll在%JAVA_HOME%\jre\bin\client\目錄下, 所以我把這個目錄加入到PATH中, 然后就可以運行 - Result of sayHello: Hello, World!
- Result of sayHello: Hello, icejoywoo!
本示例的C++版本, 請自行下載后面的源代碼來查看, 區(qū)別不是很大. 主要是JNIEnv和JavaVM兩個對象, 在C中是結(jié)構(gòu)體, 是函數(shù)指針的集合, 在C++中結(jié)構(gòu)體擁有類的能力, 使用起來更為簡便, 與Java之間的差異更小一些. 結(jié)語 本文介紹了一個簡單的例子, 分析了其中的一些代碼, 筆者希望通過這篇文章讓大家對JNI的了解更加深入一些. 水平有限, 錯漏在所難免, 歡迎指正!
源代碼下載: c調(diào)用java.zip 使用方法: 參照里面的build&run.bat, 使用了%JAVA_HOME%環(huán)境變量. 注意: - 動態(tài)鏈接庫和JDK都有32位和64位的區(qū)別, 使用64位系統(tǒng)的朋友, 要注意這個問題, 可能導致運行或編譯錯誤.
- 還要注意區(qū)分C和C++代碼, 在JNI中兩種代碼有一定的區(qū)別, 主要是env和jvm兩個地方.
參考文獻: - public0821, C++調(diào)用JAVA方法詳解, http://public0821./blog/423941
- Scott Stricker, 用 JNI 進行 Java 編程, http://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-jni/section3.html
- JDK 6u30 docs, Java Native Interface Specification
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