背景知識(shí)

本地代碼

在JAVA中使用其他語(yǔ)言的代碼（如C/C++）稱為本地代碼。

歷史原因

JAVA的早期階段，很多人認(rèn)為使用C和C++來加速JAVA應(yīng)用中的關(guān)鍵部分是個(gè)好主意，但是實(shí)際上，雖然JAVA的代碼確實(shí)沒有純C的運(yùn)行快，但是JAVA平臺(tái)實(shí)現(xiàn)要更快，也更穩(wěn)定。

本地代碼的應(yīng)用場(chǎng)景

本地代碼，比如C,對(duì)于跨平臺(tái)需求，需要針對(duì)支持的平臺(tái)提供單獨(dú)的本地類庫(kù)，而且使用C/C++編寫的代碼沒有對(duì)通過使用無(wú)效指針?biāo)斐傻膬?nèi)存腹瀉提供任何包含，比如內(nèi)存回收等，所以會(huì)容易破壞程序。

因此，只有在必要的時(shí)候才使用本地代碼，如下三種場(chǎng)景：

• 1.應(yīng)用需要訪問的系統(tǒng)特性和設(shè)備通過JAVA平臺(tái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
• 2.已經(jīng)有了大量的測(cè)試過和調(diào)試過的用另一種語(yǔ)言編寫的代碼,比如圖像算法，并且知道如何將其導(dǎo)出到所有的目標(biāo)平臺(tái)上。
• 3.通過基準(zhǔn)測(cè)試，編寫的JAVA代碼比其他語(yǔ)言編寫的等價(jià)代碼要慢。

JNI

JNI是Java Native Interface的縮寫，JNI是JAVA平臺(tái)專門用于和本地C代碼進(jìn)行相互操作的API，稱為JAVA本地接口。

JNI開發(fā)流程

• 1.在JAVA中先聲明一個(gè)native方法。
• 2.通過javac -h或javah -jni命令導(dǎo)出JNI使用的C頭頭文件。
• 3.使用C實(shí)現(xiàn)本地方法。
• 4.將本地代碼變異成動(dòng)態(tài)庫(kù)，windows下是.dll文件，linux下是.so文件。
• 5.在JAVA程序中加載步驟4中生成的類庫(kù)，執(zhí)行JAVA程序，最終實(shí)現(xiàn)JAVA本地代碼。

JNI頭文件規(guī)則

在JAVA中，調(diào)用本地代碼，需要實(shí)現(xiàn)本地代碼，需要編寫一個(gè)相應(yīng)的C函數(shù)，而C函數(shù)需要按照J(rèn)AVA虛擬機(jī)的規(guī)則來實(shí)現(xiàn)，其規(guī)則如下：

• 1.使用完成的JAVA方法名，比如上例中，HelloNative.greeting，如果該類屬于某個(gè)包，還需要在前面添加包名稱，比如com.horstmann.HelloNative.greeting.
• 2.用下劃線’_‘替換掉1中的所有’.’，然后添加上Java_前綴，比如：Java_HelloNative_greeting或Java_com_horstmann_HelloNative_greeting
• 3.如果類名中含有非ASCII字母或數(shù)字，如’_’,’$‘或大于’\u007F’的Unicode字符，用_0xxxx來替代，xxxx是該字符的Unicode值的4個(gè)十六進(jìn)制數(shù)序列。

示例

本例中，通過簡(jiǎn)單的打印功能C函數(shù)來舉例，在C中使用printf來實(shí)現(xiàn)某個(gè)打印函數(shù)，在JAVA中調(diào)用該功能函數(shù)。

1. 使用native創(chuàng)建一個(gè)本地方法

JAVA中使用關(guān)鍵字native表示本地方法，在JAVA類中聲明一個(gè)方法，我們先創(chuàng)建一個(gè)HelloNative類，

代碼如下：

public class HelloNative {
    public static native void greeting();
}

2. 使用javac -h生成頭文件

使用 -h 標(biāo)志運(yùn)行javac (java 編譯工具)，提供頭文件存放目錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)頭文件的生成。

命令代碼如下：

javac -h ./ HelloNative.java

運(yùn)行上述命令后，就會(huì)在./ (當(dāng)前目錄)下自動(dòng)生成一個(gè)名為 HelloNative.h的頭文件，

頭文件內(nèi)容如下：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloNative */
#ifndef _Included_HelloNative
#define _Included_HelloNative
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     HelloNative
 * Method:    greeting
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_greeting
  (JNIEnv *, jclass);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

其中JNIEXPORT和JNICALL為宏定義，在頭文件jni.h中定義，jni.h在JDK安裝包中已經(jīng)包含。

他們的作用是為自動(dòng)裝在庫(kù)的導(dǎo)出函數(shù)表明了依賴于編譯器的說明符。

3. 編寫本地方法的C代碼

我們需要根據(jù)頭文件中本地方法的聲明原型，使用C實(shí)現(xiàn)，

程序如下：

#include <stdio.h>
#include "HelloNative.h"
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_greeting(JNIEnv *env, jclass cl)
{
    printf("this is hello native .c printf\n");
}

上述代碼中，include了步驟2生成的頭文件，另外補(bǔ)充了JNIEnv和jclass，默認(rèn)的參數(shù)。

4. 在linux下，編寫該C代碼的動(dòng)態(tài)庫(kù)

需要說明的是，由于該C代碼引用了jdk中的 jni.h頭文件，所以生成動(dòng)態(tài)庫(kù)時(shí)，需要引用JDK的頭文件位置，

命令碼如下：

gcc -fPIC -I/opt/ctools/jdk1.8.0_301/include/ -I/opt/ctools/jdk1.8.0_301/include/linux/ -shared -o libHelloNative.so HelloNative.c

其中/opt/ctools/jdk1.8.0_301/include/ 和 /opt/ctools/jdk1.8.0_301/include/linux為依賴jdk的頭文件目錄。

編譯生成了 libHelloNative.so 共享庫(kù)。

5. 在JAVA程序中加載步驟5中生成的類庫(kù)，執(zhí)行

在JAVA程序中，通過System.loadLibrary方法調(diào)用動(dòng)態(tài)庫(kù)，我們?cè)倬帉懸粋€(gè)HelloNativeTest測(cè)試類，

代碼如下：

public class HelloNativeTest {
	public static void main(String[] args)
	{
		HelloNative.greeting();
	}
	static
	{
		System.loadLibrary("HelloNative");
	}
}

使用javac 編譯該測(cè)試類

javac HelloNativeTest.java

將步驟4中生成的動(dòng)態(tài)庫(kù)添加到庫(kù)路徑中，命令如下：

export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH

編譯生成HelloNativeTest.class 字節(jié)碼, 使用java命令執(zhí)行

java HelloNativeTest

執(zhí)行命令結(jié)果如下：

this is hello native .c printf

至此就實(shí)現(xiàn)了在JAVA中調(diào)用C本地代碼的完整示例。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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