JNI编程实现（Linux）

JNI是Java Native Interface的缩写，是Java平台的本地调用，从Java1.1就成为了Java标准的一部分，它允许Java代码和其它语言的代码进行互相调用，只要调用约定支持即可，尤其和C/C++的互相调用。

虽然使用Java与本地编译的代码进行交互，会丧失平台的可移植性，但是在特定情况下，这些问题是可以接受的，如：

1.使用一些旧的库
2.需要操作系统交互
3.提高程序的性能

一、jni介绍

Java是通过定义native方法，然后用其它语言实现该方法，最后在Java运行时，动态地加载该方法实现，通过调用native的方法，进而实现Java的本地调用。

1.实现架构

JVM封装了各种操作系统的差异性，提供了jni技术，使得开发中可以通过Java程序调用到操作系统的函数，进而与其它技术进行交互。下图是Linux平台jni的调用流程。Java应用程序通过jni接口调用动态链接库*.so，来实现jni的功能。

2.类型映射

Java基本数据类型与C语言基本数据类型的对应

3.常用方法简介

1) GetStringUTFLength
以字节为单位返回字符串的UTF-8长度

    // jsize (JNICALL *GetStringUTFLength)(JNIEnv *env, jstring str)
    int len = (*env)->GetStringUTFLength(env, str);

2) GetStringUTFChars
返回指向字符串的UTF-8字符数组的指针。该数组在被ReleaseStringUTFChars()释放前将一直有效

    // const char* (JNICALL *GetStringUTFChars)(JNIEnv *env, jstring str, jboolean *isCopy)
    const char *buf = (*env)->GetStringUTFChars(env, str, NULL);

当isCopy 为JNI_FALSE，不要修改返回值，不然将改变java.lang.String的不可变语义。 一般会把isCopy设为NULL，不关心Java VM对返回的指针是否直接指向java.lang.String的内容

3) ReleaseStringUTFChars
通知虚拟机平台相关代码无需再访问utf，utf参数是一个指针，可利用GetStringUTFChars()获得

    // void (JNICALL *ReleaseStringUTFChars)(JNIEnv *env, jstring str, const char* chars)
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, str, buf);

4) NewStringUTF
利用UTF-8字符数组构造新java.lang.String对象

    // jstring (JNICALL *NewStringUTF)(JNIEnv *env, const char *utf)
    (*env)->NewStringUTF(env, "hello");

更多实用方法，请参考jni.h

二、jni实现步骤

下面介绍jni的具体实现步骤，主要是通过Java程序调用C方法，跑通整儿jni的调用流程。

1.编写java类

编写Java的Hello类，定义一个native的本地方法

public class Hello {
    public native static String sayHello(String name);

    static {
        System.load("你的*.so的绝对路径");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Hello hello = new Hello();
        String ret = hello.sayHello("kelvin");
        System.out.println(ret);
    }
}

2.编译java类

使用javac命令进行编译

# javac Hello.java

3.生成本地文件*.h

这是关键的一步，主要是生成本地方法签名，依赖的是上一步的class文件，

# javah -jni Hello

如果你的java源文件有包名，在生成*.sh的时候，也要带包名转化的路径，即用classpath指定包所在的路径，不然在最后调用时，会报错：UnsatisfiledLinkError

// java源文件包名
package kelvin.Java.dynamicso;

// 编译时指定classpath
# javah -classpath /Users/kelvin/Documents -jni kelvin.Java.dynamicso.Hello

4.编写本地方法

在生成的Hello.h头文件中，有需要实现的本地方法名，在实现时，要记得指定参数名称

#include <stdio.h>
#include "Hello.h"

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Hello_sayHello(JNIEnv *env, jclass jc, jstring name)
{
    const char *buf;

    buf = (*env)->GetStringUTFChars(env, name, NULL);
    if (NULL == buf)
    {
        return NULL;
    }

    printf("%s\n", buf);
    
    (*env)->ReleaseStringUTFChars(env, name, buf);

    return (*env)->NewStringUTF(env, "hello");
}

5.制作动态库

由于是Linux平台，需要制作后缀是.so的动态库，其中，需要指定jni.h的路径，必要时还需要jni_md.h的路径，该文件在jdk的目录中

# gcc -c -fPIC -I/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_91.jdk/Contents/Home/include  Hello.c -o Hello.o
# gcc -shared Hello.o -o libhello.so

6.调用动态库

加载动态库有2种方式：

1）load()：需要指定库的绝对路径
2）loadLibrary()：需要指定库的相对路径，即java.lib.path

现在jni调用的一切都准备好了，进行最后的调用，有正常的打印输出，表明jni正常调用了

# java Hello
kelvin
hello

---

以上就是Linux平台的jni调用方式，下一篇介绍Windows平台的jni调用方式。。。

参考资料

JNI之String类型
Jni编程（三）c/c++ 获取java字符串，以及java 获取c/c++创建的对象
一天掌握Android JNI本地编程 快速入门