JNI设计实践之路

### JNI设计实践之路 #### 一、前言 在当今软件开发领域，Java作为一种广泛应用的编程语言，其灵活性和跨平台特性受到了众多开发者的青睐。然而，在某些特定场景下，如高性能计算、底层硬件访问或是集成已有C/C++库时，Java本身的功能可能会显得有些局限。这时，JNI（Java Native Interface）就成为了连接Java世界与其他编程语言世界的桥梁。 本篇文章旨在通过一系列实用的示例、步骤和准则来介绍如何在32位Windows平台上实现Java本地方法，特别聚焦于使用Sun公司的Java Development Kit (JDK) 版本1.4.2进行开发。文中提到的所有C++本地代码均使用Microsoft Visual C++ 6.0编译器进行编译。此外，为了区分不同环境下的术语，文中约定Java程序中的function/method称为“方法”，而在C++程序中则称为“函数”。 #### 二、JNI基础知识简介 JNI（Java Native Interface）是Java平台提供的一组API，用于实现Java代码与本地代码（通常是C或C++代码）之间的交互。这种方式对于那些需要直接访问操作系统或硬件设备、调用现有C/C++库等功能来说尤为重要。 ##### 主要用途： 1. **创建、检查及更新Java对象**：通过JNI，开发者可以在C/C++环境中创建Java对象，对其进行属性读写等操作。 2. **调用Java和非Java程序所编写的方法**：包括调用win32 API等。 3. **捕获和抛出“异常”**：实现了异常处理机制的统一性。 4. **装载类并获取类信息**：可以动态加载Java类，并获取其相关信息。 5. **进行运行期类型检查**：支持在运行时进行类型检查，提高了程序的健壮性。 #### 三、Java程序调用非Java程序 ##### 3.1 本地化方法声明及头文件生成 为了实现Java程序调用非Java程序，首先需要定义Java类中的本地方法，并指定所要调用的库文件名。接下来，通过Java自带的工具`javah`生成相应的C/C++头文件，再根据头文件内容实现具体的本地方法。 **实例1**：假设有一个名为`Circle.dll`的动态链接库，该库包含了一个计算圆面积的函数，现在要在Java程序中调用这个库。 ```java package com.testJni; public class Circle { // 声明本地方法 public native double cArea(int radius); // 静态初始化块，加载动态链接库 static { System.loadLibrary("CCircle"); } } ``` 在这段Java代码中，我们声明了一个名为`cArea`的本地方法，该方法接受一个整型参数`radius`并返回一个`double`类型的值。此外，我们还需要使用`System.loadLibrary()`方法来加载动态链接库`CCircle.dll`。 ##### 3.2 头文件生成 通过`javah -jni com.testJni.Circle`命令可以生成与`Circle`类相对应的C/C++头文件`Circle.h`。该头文件定义了本地方法的具体实现细节，包括参数类型、返回类型等信息。 ```c /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class com_testJni_Circle */ #ifndef _Included_com_testJni_Circle #define _Included_com_testJni_Circle #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: com_testJni_Circle * Method: cArea * Signature: (I)D */ JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_com_testJni_Circle_cArea (JNIEnv *, jobject, jint); #ifdef __cplusplus } #endif #endif ``` ##### 3.3 实现本地方法 接下来，根据生成的头文件，我们可以使用C/C++语言来实现具体的本地方法。 ```c #include "Circle.h" JNIEXPORT jdouble JNICALL Java_com_testJni_Circle_cArea(JNIEnv *env, jobject obj, jint radius) { double area = 3.1415926 * radius * radius; return area; } ``` 在此示例中，我们计算圆的面积，并将结果返回给Java程序。 ##### 3.4 编译和链接 完成本地方法的实现后，需要使用C/C++编译器（例如Microsoft Visual C++ 6.0）将源代码编译为动态链接库（DLL）。这一步骤确保了Java程序能够正确调用非Java程序。 #### 四、总结 JNI作为一种强大的工具，不仅能够帮助Java程序扩展其功能，还能够在不同语言之间架起沟通的桥梁。通过本篇文章的学习，相信读者已经掌握了如何在Java程序中调用非Java程序的基本方法。未来随着技术的发展，JNI将继续发挥其独特的作用，为软件开发带来更多的可能性。