Java 的出現給大家開發帶來的極大的方便。但是，如果我們有大量原有的經過廣泛測試的非 Java 代碼，將它們全部用 Java 來重寫，恐怕會帶來巨大的工作量和長期的測試；如果我們的應用中需要訪問到特定的設備，甚至是僅符合公司內部信息交互規范的設備，或某個特定的操作系統才有的特性，Java 就顯得有些力不從心了。面對這些問題，Sun 公司在 JDK1.0 中就定義了 JNI 規范，它規定了 Java 應用程序對本地方法的調用規則。
本文將一步步說明在 Linux 平台下如何實現本地共享庫與 Java 協同工作。Hello World 程序是目前標准的入門第一步，那么，我也以類似的應用最為樣例。
第一步，定義一個 Java 類 -- Hello. 它提供 SayHello 方法：
此時應注意兩點：
1. 為要使用的每個本地方法編寫本地方法聲明，其聲明方式與普通 Java 方法接口沒什么不同，只是必須指定 native 關鍵字，如下所示：
public native void SayHello(String strName);
在這個函數中，我們將根據傳進的人名，向某人問好。
2. 必須顯式地加載本地代碼庫。我們需在類的一個靜態塊中加載這個庫：
static
{
System.loadLibrary("hello");
}
|
再加上必要的異常處理就生成如下源文件 Hello.java：
public class Hello
{
static
{
try
{
// 此處即為本地方法所在鏈接庫名
System.loadLibrary("hello");
}
catch(UnsatisfiedLinkError e)
{
System.err.println( "Cannot load hello library:\n " +
e.toString() );
}
}
public Hello()
{
}
// 聲明的本地方法
public native void SayHello(String strName);
}
|
編譯后生成 Hello.class 文件。
第二步，生成本地鏈接庫。具體過程如下：
1. 要為以上定義的類生成 Java 本地接口頭文件，需使用 javah，Java 編譯器的 javah 功能將根據 Hello 類生成必要的聲明，此命令將生成 Hello.h 文件，我們在共享庫的代碼中要包含它，javah 不使默認內部命令，需要指明路徑，它在 JDK 的 bin 目錄下，在我的 Linux 環境下命令如下：
這里所謂的bin目錄要特別注意，是指workspace中 編譯 ******.java 所生產 ****.class 所在的bin目錄
如上圖所示 bin目錄
/home/jbuilder/jdk1.3.1/bin/javah Hello
生成的 Hello.h 文件 內容如下所示：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class Hello */
#ifndef _Included_Hello
#define _Included_Hello
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: Hello
* Method: SayHello
* Signature: (Ljava/lang/String;)V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_Hello_SayHello
(JNIEnv *, jobject, jstring);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
|
2. 在與 Hello.h 相同的路徑下創建一個 CPP 文件 Hello.cpp。內容如下：
#include "Hello.h"
#include <stdio.h>
// 與 Hello.h 中函數聲明相同
JNIEXPORT void JNICALL Java_Hello_SayHello (JNIEnv * env, jobject arg, jstring instring)
{
// 從 instring 字符串取得指向字符串 UTF 編碼的指針
const jbyte *str =
(const jbyte *)env->GetStringUTFChars( instring, JNI_FALSE );
printf("Hello,%s\n",str);
// 通知虛擬機本地代碼不再需要通過 str 訪問 Java 字符串。
env->ReleaseStringUTFChars( instring, (const char *)str );
return;
}
|
所有的 JNI 調用都使用了 JNIEnv * 類型的指針，習慣上在 CPP 文件中將這個變量定義為 evn，它是任意一個本地方法的第一個參數。env 指針指向一個函數指針表，在 VC 中可以直接用"->"操作符訪問其中的函數。
jobject 指向在此 Java 代碼中實例化的 Java 對象 LocalFunction 的一個句柄，相當於 this 指針。
后續的參數就是本地調用中有 Java 程序傳進的參數，本例中只有一個 String 型參數。 對於字符串型參數，因為在本地代碼中不能直接讀取 Java 字符串，而必須將其轉換為 C /C++ 字符串或 Unicode。以下是三個我們經常會用到的字符串類型處理的函數：
const char* GetStringUTFChars(jstring string,jboolean* isCopy)
返回指向字符串 UTF 編碼的指針，如果不能創建這個字符數組，返回 null。這個指針在調用 ReleaseStringUTFChar() 函數之前一直有效。
參數：string Java 字符串對象 isCopy 如果進行拷貝，指向以 JNI_TRUE 填充的 jboolean, 否則指向以 JNI_FALSE 填充的 jboolean。 void ReleaseStringUTFChars(jstring str, const char* chars) 通知虛擬機本地代碼不再需要通過 chars 訪問 Java 字符串。
參數：string Java 字符串對象 chars 由 GetStringChars 返回的指針 jstring NewStringUTF(const char *utf) 返回一個新的 Java 字符串並將 utf 內容拷貝入新串，如果不能創建字符串對象， 返回 null。通常在反值類型為 string 型時用到。
參數：utf UTF 編碼的字符串指針 對於數值型參數，在 C/C++ 中可直接使用，其字節寬度如下所示：
| Java | C/C++ | 字節數 |
| boolean | jboolean | 1 |
| byte | jbyte | 1 |
| char | jchar | 2 |
| short | jshort | 2 |
| int | jint | 4 |
| long | jlong | 8 |
| float | jfloat | 4 |
| double | jdouble | 8 |
對於數組型參數，
| Java | C/C++ |
| boolean[ ] | JbooleanArray |
| byte[ ] | JbyteArray |
| char[ ] | JcharArray |
| short[ ] | JshortArray |
| int[ ] | JintArray |
| long[ ] | JlongArray |
| float[ ] | JfloatArray |
| double[ ] | JdoubleArray |
對於上述類型數組，有一組函數與其對應。以下函數中 Xxx 為對應類型。
xxx * GetXxxArrayElements(xxxArray array, jboolean *isCopy)
產生一個指向 Java 數組元素的 C 指針。不再需要時，需將此指針傳給 ReleaseXxxArrayElemes。
參數：array 數組對象 isCopy 如果進行拷貝，指向以 JNI_TRUE 填充的 jboolean, 否則指向以 JNI_FALSE 填充的 jboolean。 例如： jboolean * GetBooleanArrayElements(jbooleanArray array, jboolean *isCopy) void ReleaseXxxArrayElements(xxxArray array,xxx *elems, jint mode) 通知虛擬機不再需要從 GetXxxArrayElements 得到的指針。
參數：array 數組對象 elems 不再需要的指向數組元素的指針 mode 0 ＝在更新數組元素后釋放 elems 緩沖器 JNI_COMMIT ＝在更新數組元素后不釋放 elems 緩沖器 JNI_ABORT ＝不更新數組元素釋放 elems 緩沖器 例如：void ReleaseBooleanArrayElements(jbooleanArray array,jboolean *elems, jint mode) xxxArray NewXxxArray(jsize len) 產生一個新的數組，通常在反值類型為數組型時用到
參數：len 數組中元素的個數。 例如：jbooleanArray NewBooleanArray(jsize len)
3 ．編譯生成共享庫。
使用 GCC 時 , 必須通知編譯器在何處查找此 Java 本地方法的支持文件，並且顯式通知編譯器生成位置無關的代碼，在我的環境中按如下過程編譯：
gcc -I/home/jbuilder/jdk1.3.1/include
-I/home/jbuilder/jdk1.3.1/include/linux -fPIC -c Hello.c
|
生成 Hello.o
gcc -shared -Wl,-soname,libhello.so.1 -o libhello.so.1.0 Hello.o |
生成 libhello.so.1.0
接下來將生成的共享庫拷貝為標准文件名
cp libhello.so.1.0 libhello.so
最后通知動態鏈接程序此共享文件的路徑。
export LD_LIBRARY_PATH=`pwd`:$LD_LIBRARY_PATH
4 ．編寫一個簡單的 Java 程序來測試我們的本地方法。
將如下源碼存為 ToSay.java：
import Hello;
import java.util.*;
public class ToSay
{
public static void main(String argv[])
{
ToSay say = new ToSay();
}
public ToSay()
{
Hello h = new Hello();
// 調用本地方法向 John 問好
h.SayHello("John");
}
}
|
用 javac 編譯 ToSay.java，生成 ToSay.class
向執行普通 Java 程序一樣使用 java ToSay，我們會看到在屏幕上出現 Hello,John。
到這里我們就將整個的本地調用編寫過程大概瀏覽了一遍。
1 ． 如果可以通過 TCP/IP 實現 Java 代碼與本地 C/C++ 代碼的交互工作，那么最好不使用以上提到的 JNI 的方式，因為一次 JNI 調用非常耗時，大概要花 0.5 ～ 1 個毫秒。
2 ． 在一個 Applet 應用中，不要使用 JNI。因為在 applet 中可能引發安全異常。
3 ． 將所有本地方法都封裝在單個類中，這個類調用單個 DLL。對於每種目標操作系統，都可以用特定於適當平台的版本替換這個 DLL。這樣就可以將本地代碼的影響減至最小，並有助於將以后所需的移植問題包含在內。
4 ． 本地方法要簡單。盡量將生成的 DLL 對任何第三方運行時 DLL 的依賴減到最小。使本地方法盡量獨立，以將加載 DLL 和應用程序所需的開銷減到最小。如果必須要運行時 DLL，則應隨應用程序一起提供它們。
5 ． 本地代碼運行時，沒有有效地防數組越界錯誤、錯誤指針引用帶來的間接錯誤等。所以必須保證保證本地代碼的穩定性，因為，絲毫的錯誤都可能導致 Java 虛擬機崩潰。
javah生成.h文件時提示“找不到類”的解決方法
當用javah為.clsaa文件生成.h文件的時候提示錯誤：
解決方法：
