JNI学习笔记：第一个JNI程序

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1. 什么是JNI？

1.1 JNI简介

JNI是Java Native Interface的缩写，它提供了若干的API实现了Java和其他语言的通信（主要是C&C++）。从Java1.1开始，JNI标准成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI一开始是为了本地已编译语言，尤其是C和C++而设计的，但是它并不妨碍你使用其他编程语言，只要调用约定受支持就可以了。使用java与本地已编译的代码交互，通常会丧失平台可移植性。但是，有些情况下这样做是可以接受的，甚至是必须的。例如，使用一些旧的库，与硬件、操作系统进行交互，或者为了提高程序的性能。JNI标准至少要保证本地代码能工作在任何Java 虚拟机环境。

1.2 JNI的角色

　　JNI可以这样与本地程序进行交互：
　　1. 你可以使用JNI来实现“本地方法”（native methods），并在JAVA程序中调用它们。
　　2. JNI支持一个“调用接口”（invocation interface），它允许你把一个JVM嵌入到本地程序中。本地程序可以链接一个实现了JVM的本地库，然后使用“调用接口”执行JAVA语言编写的软件模块。

2. 为什么要用JNI？

　　JNI是JAVA平台的一个重要特征，使用它我们可以重用以前用C/C++写的大量代码。JNI的部分设计思想来源于Netscape的Java Runtime Interface(JRI)。使用JNI可以结合C++和Java两种语言的不同优势，使得我们的开发产品具有更强大的功能和更好的体验。

2.1 JNI的作用

　　一方面，C++具有很好的执行效率和广泛的算法开源库，但是C++的开发成本和维护成本都过高，而另一方面，Java有更广的应用场景（Web开发、服务器开发、移动开发等），Java提供JNI接口，能够使C++代码运行在Java的环境中，使C++具有更好的应用场景，一方面能够将海量的C++开源库进行代码复用，减少了开发成本。
　　举个例子，我们实验室的项目中，要用到OpenCV库做视频处理和运算，实验室之前的开发都是Windows桌面端的，使用OpenCV/C++作为开发语言。但是现在要转移到Android APP开发中，如果采用OpenCV for Android进行开发，可能面临两个问题：
　　1. 之前做过的工作要重做，重复性建设；
　　2. OpenCV for Android对一些算法的支撑并没有提供很好的支撑，仅提供了C++的接口（简直是逼着你用JNI接口），如VideoCapture类中，受限于Android设备的特征，并无法直接调用摄像头和处理帧数据，只能在C++层面对视频进行解析，以及相关运算和操作。
　　如果使用JNI接口直接将原有的工作进行移植，那么一方面，可以代码复用，另一方面，也间接的解决了Java语言对算法支撑不足的问题，善莫大焉！

2.2 JNI的副作用

　　请记住，一旦使用JNI，JAVA程序就丧失了JAVA平台的两个优点：
　　1. 程序不再跨平台。要想跨平台，必须在不同的系统环境下重新编译本地语言部分。
　　2. 程序不再是绝对安全的，本地代码的不当使用可能导致整个程序崩溃。

3. 第一个JNI程序 ：A+B

3.1 开发环境

• Visual Studio 2013 Ultimate
• Java 8 64bit

3.2 程序流程

　　我们用C++写一个A+B的函数，在VS中编译成dll动态链接库（Linux环境下是so库），然后在Java代码中加载该库，并传入A和B的值，在C++代码层计算并反回结果于Java层，完成一次数据传递。

3.3 Java代码

　　1.先写Java代码，把需要的函数原型写出来，这里，我们定义C++做A+B的函数库叫做libmath，函数原型为 int addByCPP(int a,int b);

import java.util.Scanner;
import java.io.*;

public class Add{
    public native static int addByCPP(int a,int b);
    static{
        System.loadLibrary("libmath");
    }
    public static void main(String args[]){
        int a,b;
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("At java file,input a and b:");
        a = sc.nextInt();
        b = sc.nextInt();
        int c = addByCPP(a,b);
        System.out.println();
        System.out.print("At java file:a+b=" + c);
    }
}

其中，关键字native 定义了所声明的函数是JNI函数，System.loadLibrary 函数加载了其所在的动态链接库libmath。

2.在cmd中使用javah命令生成对应的头文件

然后发现会多了一个Add.h文件

内容如下：

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/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>

/* Header for class Add */

#ifndef _Included_Add
#define _Included_Add
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     Add
 * Method:    addByCPP
 * Signature: (II)I
 */
JNIEXPORT jint JNICALL Java_Add_addByCPP
  (JNIEnv *, jclass, jint, jint);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

这个文件不用动，我们需要做的是写出该函数的函数实现

3.4 C++代码

　　1. 在VS2013中创建空项目，注意项目名字最好是libmath，对应上一步的库名。
　　
　　2. 项目属性配置
　　在“项目属性” –> “VC++目录” –>“包含目录”中配置JNI文件的属性，路径是你的Java安装路径+\Java\jdk1.8.0_31\include `
　　
　　在“项目属性” –> “常规” –> “配置类型”中选 动态库.dll
　　
　　写函数体

#include"Add.h"
#include<jni.h>
#include<iostream>
using namespace std;

JNIEXPORT jint JNICALL Java_Add_addByCPP
(JNIEnv *, jclass, jint a, jint b){
    cout << "At cpp file: a = " << a << " b = " << b << endl;
    cout << "a+b = " << a + b;
    return (a + b);
}

　　编译动态库，结果如下：
　　
　　把dll库粘贴到Java代码的根目录下，开始运行
　　
　　至此，第一个JNI程序，完成。

4. 参考文献

　　[1]. 百度百科，“JNI”词条
　　[2]. JNI Oracle官方参考文档
　　[3]. 翻译文档：JNI 编程指南