自己實現一個Native方法的調用


JNI

開始本篇的內容之前,首先要講一下JNI。Java很好,使用的人很多、應用極廣,但是Java不是完美的。Java的不足體現在運行速度要比傳統的C++慢上許多之外,還有Java無法直接訪問到操作系統底層如硬件系統,為此Java提供了JNI來實現對於底層的訪問。JNI,Java Native Interface,它是Java的SDK一部分,JNI允許Java代碼使用以其他語言編寫的代碼和代碼庫,本地程序中的函數也可以調用Java層的函數,即JNI實現了Java和本地代碼間的雙向交互。

 

Native

JDK開放給用戶的源碼中隨處可見Native方法,被Native關鍵字聲明的方法說明該方法不是以Java語言實現的,而是以本地語言實現的,Java可以直接拿來用。這里有一個概念,就是本地語言,本地語言這四個字,個人理解應該就是可以和操作系統直接交互的語言

 

通過JNI調用C++寫的代碼

下面演示一下如何寫一段簡單的C++代碼,在Java中用一個Native方法去調用的步驟。C++代碼使用到的IDE是Microsoft Visual Studio 2010,這是一款市面上開發C++代碼最常用的IDE,功能強大。OK,接下來一步一步演示一下:

1、寫一段Java代碼。由於我們在Windows環境下,所以用的是一個.dll文件,如果在Linux環境下的話,用的是一個.so文件。最后C++代碼寫完之后要生成一個.dll/.so文件,生成的文件可以使用static靜態加載的方法加載進來,也可以通過配置環境變量的方式,這里選擇前者。

 1 public class TestMain
 2 {
 3     static
 4     {
 5         System.load("D:" + File.separator + "Hello.dll");
 6     }
 7     
 8     public native static void Hello();
 9     
10     public static void main(String[] args)
11     {
12         Hello();
13     }
14 }

2、cmd進入命令行程序中,進入剛才寫的那個類的CLASSPATH下,CLASSPATH就是.class文件所在的根路徑。運行“JNI -jni com.xrq.test1.TestMain” ,表示為指定的類下的Native方法生成.h文件。.h文件是C/C++使用的頭文件,用於將聲明和實現分離,不熟悉C/C++的同學也不用深究

3、進入自己的CLASSPATH底下查看一下有沒有多一個.h文件,我自己這邊的是

這個命名是javah這個命令的實現幫我們命名的,只要多了這個文件就可以了

4、打開VS2010,文件-->新建-->項目,命名為“Hello”,和我們靜態塊中load進去的名字要一致

注意選擇DLL

5、剛才通過javah生成的.h文件復制到Hello目錄下

6、把這個.h添加到項目中,右鍵頭文件-->添加-->現有項,選擇Hello目錄下的“com_xrq_test1_TestMain.h”添加進去就好了

7、右鍵源文件-->添加-->新建項,選擇.cpp文件,隨便命名,我叫做source.cpp。實現很簡單,就打印一下“Hello”這個字符串。cout是C++的控制台輸出語句,相當於Java的System.out.print(),endl是換行的意思,所以這整句相當於Java的System.out.println("Hello");

8、修改“com_xrq_test1_TestMain.h”頭文件中的#include <jni.h>為#include "jni.h"

9、把%JAVA_HOME%/include目錄下的“jni.h”%JAVA_HOME%/include/win32目錄下的“jni_md.h”兩個文件復制到Hello目錄下,用剛才添加“com_xrq_test1_TestMain.h”一樣的方式添加這兩個.h文件到頭文件目錄中,這樣目錄下Hello目錄下應該多出了兩個文件,VS2010工程目錄下應該有3個.h文件。JAVA_HOME就是JDK安裝目錄,不知道的cmd進入命令行,echo %JAVA_HOME%就可以查看了。這一步很重要,沒有這一步,C++程序是無法運行的

10、右鍵項目-->生成,就可以生成.dll文件了

11、剛才生成的.dll文件是32系統下的,32系統的用戶可以直接使用這個.dll文件了,只要復制到靜態代碼塊指定的目錄下就好了。換句話說,64位系統的用戶是不能使用這個.dll文件的。如果要生成64位計算機可以使用的.dll文件,還要額外再為64位計算機成生一個.dll文件

下拉菜單里面沒有x64的點擊下拉菜單-->配置管理器配置一下,自己摸索一下就好了,VS2010有自帶x64的

12、生成64位的.dll,復制到D盤下即可,也就是靜態代碼塊里面指定的Hello.dll的路徑


13、運行一下第一步里面寫的Java程序,C++打印的“Hello”就出來了,至此,Java通過JNI調用C++編寫的代碼的功能完成。

 

有什么心得?

自己完成了這么一個過程,肯定是頗有成就感的,成就感過后,我們可以從這13個步驟中感悟到什么?至少個人有以下心得:

1、1個類中有很多Native方法-->這個類中的所有Native方法生成到1個.h文件中-->本地代碼生成一個.dll/.so文件和一個類的Native方法實現相對應

2、為什么有Native方法的類中必有這么一段代碼

1 private static native void ();
2 static {
3         registerNatives();
4     }

現在想來,估計和我們的靜態代碼塊起的作用一樣,都是為這個類導入特定的.dll/.so文件用的。至於為什么不能像我們這么寫,個人猜測,是因為不同的用戶磁盤上的.dll/.so文件位置不固定,和JDK安裝目錄相關?

3、Java不在乎Native方法是用什么語言實現的,只要一來語言能和底層打交道就好了,二來語言實現完可以提供出來.dll/.so文件。因此同一個Native方法,如果不同的Java虛擬機去調用它,那么結果可能都不同,比如Object的hashCode(),當然,運行效率也不盡然相同,因為不同的虛擬機對於不同的Native方法有自己的實現。

 


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