JNI：Java Native Interface

JNI的角色编辑

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。例如，一个用C语言写的浏览器可以在一个嵌入式JVM上面执行从网上下载下来的applets。

JNI的副作用编辑

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。一个通用规则是，你应该让本地方法集中在少数几个类当中。这样就降低了JAVA和C之间的耦合性。

什么场合下应该使用JNI编辑

当你开始着手准备一个使用JNI的项目时，请确认是否还有替代方案。像上一节所提到的，应用程序使用JNI会带来一些副作用。下面给出几个方案，可以避免使用JNI的时候，达到与本地代码进行交互的效果：

1、JAVA程序和本地程序使用TCP/IP或者IPC进行交互。

2、当用JAVA程序连接本地数据库时，使用JDBC提供的API。

3、JAVA程序可以使用分布式对象技术，如JAVA IDL API。

这些方案的共同点是，JAVA和C处于不同的线程，或者不同的机器上。这样，当本地程序崩溃时，不会影响到JAVA程序。

下面这些场合中，同一进程内JNI的使用无法避免：

1、程序当中用到了JAVA API不提供的特殊系统环境才会有的特征。而跨进程操作又不现实。

2、你可能想访问一些己有的本地库，但又不想付出跨进程调用时的代价，如效率，内存，数据传递方面。

3、JAVA程序当中的一部分代码对效率要求非常高，如算法计算，图形渲染等。

总之，只有当你必须在同一进程中调用本地代码时，再使用JNI。

JNI的演化编辑

JDK1.0包含了一个本地方法接口，它允许JAVA程序调用C/C++写的程序，许多第三方的程序和JAVA类库。如：java.lang,java.io,java.net等都依赖于本地方法来访问底层系统环境的特征。

不幸的是，JDK1.0中的本地方法有两个主要问题：

1、本地方法像访问C中的结构（structures）一样访问对象中的字段。尽管如此，JVM规范并没有定义对象怎么样在内存中实现。如果一个给定的JVM实现在布局对象时，和本地方法假设的不一样，那你就不得不重新编写本地方法库。

2、因为本地方法可以保持对JVM中对象的直接指针，所以，JDK1.0中的本地方法采用了一种保守的GC策略。

JNI的诞生就是为了解决这两个问题，它可以被所有平台下的JVM支持：

（1）每一个JVM实现方案可以支持大量的本地代码。

（2）开发工具作者不必处理不同的本地方法接口。

（3）本地代码可以运行在不同的JVM上面。

JDK1.1中第一次支持JNI，但是，JDK1.1仍在使用老风格的本地代码来实现JAVA的API。这种情况在JDK1.2下被彻底改变成符合标准的写法。

JNI的设计目的编辑

标准的java类库可能不支持你的程序所需的特性。或许你已经有了一个用其他语言写成的库或程序，而你希望在java程序中使用它。

你可能需要用底层语言实现一个小型的时间敏感代码，比如汇编，然后在你的java程序中调用这些功能。

书写步骤编辑

·编写带有native声明的方法的java类

·使用javac命令编译所编写的java类

JNI (2张)

,然后使用javah + java类名生成扩展名为h的头文件

·使用C/C++实现本地方法

·将C/C++编写的文件生成动态连接库

·ok

1) 编写java程序：这里以HelloWorld为例。

代码1：

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public class HelloWorld {

    public native void displayHelloWorld();//所有native关键词修饰的都是对本地的声明

    static {

        System.loadLibrary("hello");//载入本地库

    }

    public static void main(String[] args) {

        new HelloWorld().displayHelloWorld();

    }

}

声明native方法：如果你想将一个方法做为一个本地方法的话，那么你就必须声明该方法为native的，并且不能实现。其中方法的参数和返回值在后面讲述。 Load动态库：System.loadLibrary("hello");加载动态库（我们可以这样理解：我们的方法 displayHelloWorld()没有实现，但是我们在下面就直接使用了，所以必须在使用之前对它进行初始化）这里一般是以static块进行加载的。同时需要注意的是System.loadLibrary();的参数“hello”是动态库的名字。

2) 编译

没有什么好说的了javac HelloWorld.java

3) 生成扩展名为h的头文件javah HelloWorld

jni HelloWorld 头文件的内容：

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/*DO NOT EDI TTHIS FILE - it is mach inegenerated*/

#include<jni.h>

/*Header for class HelloWorld*/

 

#ifndef_Included_HelloWorld

#define_Included_HelloWorld

#ifdef__cplusplus

extern"C"{

#endif

/*

*Class:HelloWorld

*Method:displayHelloWorld

*Signature:()V

*/

JNIEXPORTvoidJNICALL

Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv*,jobject);

 

#ifdef__cplusplus

}

#endif

#endif

JNI

（这里我们可以这样理解：这个h文件相当于我们在java里面的接口，这里声明了一个Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);方法，然后在我们的本地方法里面实现这个方法，也就是说我们在编写C/C++程序的时候所使用的方法名必须和这里的一致）。

4) 编写本地方法实现和由javah命令生成的头文件里面声明的方法名相同的方法。

代码2：

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#include"jni.h"

#include"HelloWorld.h"

 

//#includeotherheaders

 

JNIEXPORT void JNICALL

Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv*env,jobject obj)

{

printf("Helloworld!\n");

return;

}

JNI

注意代码2中的第1行，需要将jni.h（该文件可以在%JAVA_HOME%/include文件夹下面找到）文件引入，因为在程序中的JNIEnv、 jobject等类型都是在该头文件中定义的；另外在第2行需要将HelloWorld.h头文件引入（我是这么理解的：相当于我们在编写java程序的时候，实现一个接口的话需要声明才可以，这里就是将HelloWorld.h头文件里面声明的方法加以实现。当然不一定是这样）。然后保存为 HelloWorldImpl.c就ok了。

5) 生成动态库

这里以在Windows中为例，需要生成dll文件。在保存HelloWorldImpl.c文件夹下面，使用VC的编译器cl成。 cl -I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32 -LD HelloWorldImp.c -Fehello.dll 注意：生成的dll文件名在选项-Fe后面配置，这里是hello，因为在HelloWorld.java文件中我们loadLibary的时候使用的名字是hello。当然这里修改之后那里也需要修改。另外需要将-I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32参数加上，因为在第四步里面编写本地方法的时候引入了jni.h文件。

如果配置了MinGW,也可以这样来编译：gcc -Wall -D_JNI_IMPLEMENTATION_ -Wl,--kill-at -Id:/java/include –Id:/java/include/win32 -shared -o (输出的dll文件名，如sum.dll) (输入的c/c++源文件,如abc.c)。

6) 运行程序

javaHelloWorld就ok.

如果用eclipse，需将dll或so文件放在项目下，而不是src及其子目录下。

如果用命令行编译，把dll文件放在该包的同目录下。[1] 

使用例子编辑

下面是一个简单的例子实现打印一句话的功能，但是用的c的printf最终实现。一

JNI

般提供给java的jni接口包括一个so文件（封装了c函数的实现）和一个java文件（需要调用path的类）。

1． JNI的目的是使java方法中能够调用c实现的一些函数，比如以下的java类，就需要调用一个本地函数testjni（一般声明为private native类型），首先需要创建文件weiqiong.java，内容如下：

class weiqiong { static { System.loadLibrary("testjni");//载入静态库，test函数在其中实现 } private native void testjni(); //声明本地调用 public void test() { testjni(); } public static void main(String args[]) { weiqiong haha = new weiqiong(); haha.test(); } }

2．然后执行javac weiqiong.java，如果没有报错，会生成一个weiqiong.class。

3．然后设置classpath为你当前的工作目录，如直接输入命令行：set classpath = weiqiong.class所在的完整目录（如 c:\test)再执行javah weiqiong，会生成一个文件weiqiong.h文件，其中有一个函数的声明如下：

JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *, jobject);

4．创建文件testjni.c将上面那个函数实现，内容如下：

1. include

2. include

JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *env, jobject obj) { printf("haha---------go into c!!!\n"); }

5．为了生成.so文件，创建makefile文件如下：

libtestjni.s o:testjni.o makefile gcc -Wall -rdynamic -shared -o libtestjni. so testjni.o testjni.o:testjni.c weiqiong.h gcc -Wall -c testjni.c -I./ -I/usr/java/j2sdk1.4.0/include -I/usr/java/j2sdk1.4.0/include/linux cl: rm -rf *.o *.so 注意：gcc前面是tab空，j2sdk的目录根据自己装的j2sdk的具体版本来写，生成的so文件的名字必须是loadLibrary的参数名前加“lib”。

6．export LD_LIBRARY_PATH=.，由此设置library路径为当前目录，这样java文件才能找到so文件。一般的做法是将so文件copy到本机的LD_LIBRARY_PATH目录下。

7．执行java weiqiong，打印出结果：“haha---------go into c!!!”

调用问题编辑

在首次使用JNI的时候有些疑问，后来在使用中一一解决，下面就是这些问题的备忘：

1.java和c是如何互通的？

其实不能互通的原因主要是数据类型的问题，jni解决了这个问题，例如那个c文件中的jstring数据类型就是java传入的String对象，经过jni函数的转化就能成为c的char*。

对应数据类型关系如下表：

Java 类型本地 C 类型

实际表示的 C 类型

（Win32）

说明booleanjbooleanunsigned char无符号，8 位bytejbytesigned char有符号，8 位charjcharunsigned short无符号，16 位shortjshortshort有符号，16 位intjintlong有符号，32 位longjlong__int64有符号，64 位floatjfloatfloat32 位doublejdoubledouble64 位voidvoidN/AN/A

JNI 还包含了很多对应于不同 Java 对象的引用类型如下图：

2. 如何将java传入的String参数转换为c的char*，然后使用?

java传入的String参数，在c文件中被jni转换为jstring的数据类型，在c文件中声明char* test，然后test = (char*)(*env)->GetStringUTFChars(env, jstring, NULL);注意：test使用完后，通知虚拟机平台相关代码无需再访问：(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, jstring, test);

3. 将c中获取的一个char*的buffer传递给java？

这个char*如果是一般的字符串的话，作为string传回去就可以了。如果是含有’\0’的buffer，最好作为bytearray传出，因为可以制定copy的length，如果copy到string，可能到’\0’就截断了。

有两种方式传递得到的数据：

一种是在jni中直接new一个byte数组，然后调用函数(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);将buffer的值copy到bytearray中，函数直接return bytearray就可以了。

一种是return错误号，数据作为参数传出，但是java的基本数据类型是传值，对象是传递的引用，所以将这个需要传出的byte数组用某个类包一下，如下：

class RetObj { public byte[] bytearray; } 这个对象作为函数的参数retobj传出，通过如下函数将retobj中的byte数组赋值便于传出。代码如下：

jclass cls;

jfieldID fid;

jbyteArray bytearray;

bytearray = (*env)->NewByteArray(env,len);

(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);

cls = (*env)->GetObjectClass(env, retobj);

fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "retbytes", "[B"]);

(*env)->SetObjectField(env, retobj, fid, bytearray);

4. 不知道占用多少空间的buffer，如何传递出去呢？

在jni的c文件中new出空间，传递出去。java的数据不初始化，指向传递出去的空间即可。

数据处理编辑

1． 如果传入的是bytearray的话，作如下处理得到buffer：

char *tmpdata = (char*)(*env)->GetByteArrayElements(env, bytearray, NULL); (*env)->ReleaseByteArrayElements(env, bytearray, tmpdata, 0);

软件开发编辑

基于JNI的嵌入式手机软件开发实例 下面通过一个实例来描述运用JNI技术在手机上操纵摄像头，捕捉视频并存储图片的过程。

活动状态

图2为捕捉视频并存储图片的活动/状态图

JNI

根据图2的活动/状态，具体的对应步骤如下：

①发起该流程。

②发起流程后，建立文件用于存储图片。

③用指针获得分配的缓冲器，用于存储获得的帧。

④将指针压栈(序列化缓冲器)。由于手机的内存较小，为了防止内存泄漏，Symbian操作系统有一个Cleanupstack的要求，即在使用指针时，用PushL把指针压入栈中，使用完后再用Pop弹出栈．如果在中间调用导致崩溃的函数时果真出现了问题，那么Cleanupstack可以通过调用该指针的析构函数回收占用的空间。

⑤操纵摄像头，捕捉视频，并将图像流从摄像头端传到缓冲器。

⑥将摄像头内的图像流存入缓冲器内，并将缓冲器内的流转化为文件流，存为jpg格式的文件，将指向缓冲器的指针弹栈。

⑦在过程⑥中，如果使用完了序列化的缓冲器，则要重新序列化缓冲器，以备后面使用。

⑧当接收到停止视频捕捉的信号后，关闭文件。

⑨流程结束。

视频捕捉

子功能捕捉视频的实现是由操纵摄像头、视频播放(解码器准备)以及建立摄像头和手机之间的连接会话三个活动组成的。其中操纵摄像头是通过调用底层设备的驱动来实现的，需要利用JNI来实现，完成的方法包括准备、建立、删除、销毁摄像头等。视频播放的一系列过程也是通过c++代码来实现的，除了准备、建立、删除、销毁解码器外，还有开始、暂停、停止解码等。建立摄像头和手机之间的连接类似建立客户端和服务器连接，视频流从摄像头传到手机界面是通过多媒体会话来完成的。多媒体会话的建立、关闭、摧毁以及会话建立后的发送、取消、读取数据等也是JNI的应用范畴。

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JAVA基础之理解JNI原理

JNI是JAVA标准平台中的一个重要功能，它弥补了JAVA的与平台无关这一重大优点的不足，在JAVA实现跨平台的同时，也能与其它语言（如C、C++）的动态库进行交互，给其它语言发挥优势的机会。

有了JAVA标准平台的支持，使JNI模式更加易于实现和使用。在此总结了下面这个知识图：

实例：

环境说明：ubuntu 10.4.2 LTS系统

程序清单1：src/com/magc/jni/HelloWorld.java

 1 /** 2  *  3  */ 4  package com.magc.jni; 5  6  /** 7  * @author magc 8  * 9  */10  public class HelloWorld {11     12     static {13         14         System.loadLibrary("Hello");15         16     }17 18     public     native void DisplayHello();19     /**20      * @param args21      */22     public static void main(String[] args) {23 24         new HelloWorld().DisplayHello();25     }26 27 }

 进入src目录下，编译该JAVA类，

命令：javac ./com/magc/jni/HelloWorld.java

在该HelloWorld.java所在目录下生成HelloWorld.class

然后使用javah生成头文件，

命令：javah -jni com.magc.jni.HelloWorld

在当前目录下生成com_magc_jni_HelloWorld.h头文件，此文件供C、C++程序来引用并实现其中的函数

程序清单2：com_magc_jni_HelloWorld.h

 1 /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ 2 #include <jni.h> 3  /* Header for class com_magc_jni_HelloWorld */ 4  5 #ifndef _Included_com_magc_jni_HelloWorld 6 #define _Included_com_magc_jni_HelloWorld 7 #ifdef __cplusplus 8 extern "C" { 9 #endif10 /*11  * Class:     com_magc_jni_HelloWorld12  * Method:    DisplayHello13  * Signature: ()V14  */15 JNIEXPORT void JNICALL Java_com_magc_jni_HelloWorld_DisplayHello16   (JNIEnv *, jobject);17 18 #ifdef __cplusplus19 }20 #endif21 #endif

注：1)、此头文件是不需要用户编译的，直接供其它C、C++程序引用。

     2)、此头文件中的Java_com_magc_jni_HelloWorld_DisplayHello(JNIEnv *, jobject)方法，是将来与动态链接库交互的接口，并需要名字保持一致。

 程序清单3：src/jni_helloworldImpl.cpp

#include <jni.h>#include "com_magc_jni_HelloWorld.h"#include <stdio.h>JNIEXPORT void JNICALL Java_com_magc_jni_HelloWorld_DisplayHello(JNIEnv *env, jobject obj){    printf("From jni_helloworldImpl.cpp :");    printf("Hello world ! \n");    return;}

此C++文件实现了上述头文件中的函数，注意方法函数名要保持一致。

编译生成动态库libHello.so,

命令：g++ -shared -I /usr/lib/jvm/java-6-openjdk/include jni_helloworldImpl.cpp -o libHello.so

成功后，便会在当前目录下生成动态链接库libHello.so文件。

有了具体实现的动态库后，就可以运行JAVA调用JNI程序类的native方法了，

命令：java -Djava.library.path=. com.magc.jni.HelloWorld

输入结果即为：From jni_helloworldImpl.cpp :Hello world ! 

 本文参考部分内容参考：

1、http://www.iteye.com/topic/304594#814127

2、《Android应用开发详解》