基于IntelliJ IDEA的JNI入门案例

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参考链接

JNI-从jvm源码分析Thread.start的调用与Thread.run的回调

IntelliJ IDEA平台下JNI编程（一）—HelloWorld篇

前置知识

JNI

JNI是Java Native Interface的缩写，通过使用 Java本地接口书写程序，可以确保代码在不同的平台上方便移植。 [1] 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。

----百度百科

众所周知java是一个跨平台的语言，用java编译的代码可以运行在任何安装了jvm的系统上。然而各个系统的底层实现肯定是有区别的，为了使java可以跨平台，于是jvm提供了叫java native interface（JNI）的机制。当java需要使用到一些系统方法时，由jvm帮我们去调用系统底层，而java本身只需要告知jvm需要做的事情，即调用某个native方法即可。

例如，当我们需要启动一个线程时，无论在哪个平台上，我们调用的都是start0方法，由jvm根据不同的操作系统，去调用相应系统底层方法，帮我们真正地启动一个线程。因此这就像是jvm为我们提供了一个可以操作系统底层方法的接口，即JNI，java本地接口。

.dll文件

什么是dll

DLL(Dynamic Link Library)文件为动态链接库文件，又称“应用程序拓展”，是软件文件类型。在Windows中，许多应用程序并不是一个完整的可执行文件，它们被分割成一些相对独立的动态链接库，即DLL文件，放置于系统中。当我们执行某一个程序时，相应的DLL文件就会被调用。一个应用程序可使用多个DLL文件，一个DLL文件也可能被不同的应用程序使用，这样的DLL文件被称为共享DLL文件。

DLL文件中存放的是各类程序的函数(子过程)实现过程，当程序需要调用函数时需要先载入DLL，然后取得函数的地址，最后进行调用。使用DLL文件的好处是程序不需要在运行之初加载所有代码，只有在程序需要某个函数的时候才从DLL中取出。另外，使用DLL文件还可以减小程序的体积。

需要注意的是，在windows中，动态链接库后缀为dll，而在linux中，其后缀为so。

gcc

GCC是一个用于linux系统下编程的编译器，是一个用于编程开发的自由编译器。最初，GCC只是一个C语言编译器，它是GNU C Compiler的英文缩写。随着众多自由开发者的加入和GCC自身的发展，如今的GCC已经是一个包含众多语言的编译器了。其中包括C,C++,Ada,Object C和Java等。所以，GCC也由原来的GNU C Compiler变为GNU Compiler Collection。也就是GNU编译器家族的意思。当然，如今的GCC借助于它的特性，具有了交叉编译器的功能，即在一个平台下编译另一个平台的代码。

Windows系统如何生成dll文件

目前我所知的方法分为两种：

借助vs或vc生成
通过windows下的gcc编译器生成
- Min GW
- CygWin
- ......

以下介绍一下Min GW。

Min GW

MinGW，是Minimalist GNUfor Windows的缩写。根据上文gcc的定义，这里Min GW的定义就很明显了，就是Windows下的一款编译器。

安装Min GW

Min GW安装教程

关于dll的生成，在下一节的Demo中讲解。

JNI Demo：JniTest

新建JniTest.java
```
package cyt.demo.jni;

public class JniTest {

    static {
        //加载动态库
        System.loadLibrary("JniTest");
    }

    public native void jniHello();

    public static void main(String[] args) {
        JniTest jniTest = new JniTest();
        jniTest.jniHello();
    }
}
```
- 后续我将以JniTest作为dll的名称，所以在静态代码块中，我加载了JniTest。这里加载时只需填写文件名，无需加入后缀。因为Java跨平台的特性，这段代码在任何安装了jvm的系统上都应该能够使用。若这里加载JniTest.dll，首先System.loadLibrary在这样的输入下会检索不到指定库文件，其次就算这样的输入被允许，当当前程序被放到windows以外的系统执行时，执行会失败，因为只有在windows中动态链接库的后缀才为dll。
- 使用native关键字声明方法jniHello为本地方法。
编译JniTest，并生成native方法的头文件
```
javac -h . JniTest.java
```
- 注意-h后面有一个.，意思是生成的头文件，存放在当前目录
- 命令也可拆分为javac JniTest.java和javah JniTest
- 最后得到的头文件cyt_demo_jni_JniTest.h如下图：
- 接下来我们只需实现Java_cyt_demo_jni_JniTest_jniHello(JNIEnv *, jobject)即可。仔细观察就会发现这个函数名称是有规律的，即Java_<包>_<类名>_<函数名>。
- 关于JNI的类型映射，可参考此文 IntelliJ IDEA平台下JNI编程（二）—类型映射
- JNIEXPORT 和 JNICALL 都是宏定义，用于指定JNI函数和本地方法实现之间的调用和链接规则。必须将JNIEXPORT放在函数的返回类型之前，将JNICALL放在函数名称与返回类型之间。

编写c文件实现jniHello

#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include "cyt_demo_jni_JniTest.h"

JNIEXPORT void JNICALL Java_cyt_demo_jni_JniTest_jniHello(JNIEnv *env, jobject thisObj){
    printf("Hello,JNI!");
    return;
}

需要注意的是，在头文件中，系统只为该方法的参数定义了数据类型，并未指定变量名，这里需要自己指定。

使用Min GW生成dll
```
gcc -c -I "D:\Java\jdk1.8\include" -I "D:\Java\jdk1.8\include\win32" cyt_demo_jni_JniTest.c
```
- -I，表示include，如果不加这两个-I，在编译时会找不到jni.h和jni_md.h
- 编译完成，获得cyt_demo_jni_JniTest.o

将cyt_demo_jni_JniTest.o转化为JniTest.dll

gcc -Wl,--add-stdcall-alias -shared -o JniTest.dll cyt_demo_jni_JniTest.o

得到JniTest.dll
运行JniTest.main()，查看输出结果
- 这里会出现找不到JniTest.dll的情况，原因在于我并未把dll放在jvm默认的加载库的位置。此时需要为当前程序设置虚拟机参数。
  
  Run→edit configurations→VM options

posted @ 2021-02-28 15:06 snail-coder 阅读(1266) 评论(0) 收藏举报

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