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在Linux平臺下使用JNI



作者:未知    文章來源:双色球基本走势图表图 www.pfynwn.com.cn
發布日期:2005年01月19日
內容:

引言
實現步驟及相關函數使用
應用中注意事項
結束語
參考資料
關于作者

張翼翔 李慶明
2002 年 10 月

1 引言

Java的出現給大家開發帶來的極大的方便。但是,如果我們有大量原有的經過廣泛測試的非Java代碼,將它們全部用Java來重寫,恐怕會帶來巨大的工作量和長期的測試;如果我們的應用中需要訪問到特定的設備,甚至是僅符合公司內部信息交互規范的設備,或某個特定的操作系統才有的特性,Java就顯得有些力不從心了。面對這些問題,Sun公司在JDK1.0中就定義了JNI規范,它規定了Java應用程序對本地方法的調用規則。

2 實現步驟及相關函數使用

本文將一步步說明在Linux平臺下如何實現本地共享庫與Java協同工作。Hello World程序是目前標準的入門第一步,那么,我也以類似的應用最為樣例。

第一步,定義一個 Java 類 -- Hello. 它提供SayHello方法:

此時應注意兩點:

1.為要使用的每個本地方法編寫本地方法聲明,其聲明方式與普通 Java 方法接口沒什么不同,只是必須指定 native 關鍵字,如下所示:

public native void SayHello(String strName);

在這個函數中,我們將根據傳進的人名,向某人問好。

2.必須顯式地加載本地代碼庫。我們需在類的一個靜態塊中加載這個庫:


static
{
System.loadLibrary("hello");
}




再加上必要的異常處理就生成如下源文件Hello.java:


public class Hello
{
static
{
try
{
//此處即為本地方法所在鏈接庫名
System.loadLibrary("hello");
}
catch(UnsatisfiedLinkError e)
{
System.err.println( "Cannot load hello library: " +
e.toString() );
}
}
public Hello()
{
}
//聲明的本地方法
public native void SayHello(String strName);
}




編譯后生成Hello.class文件。

第二步,生成本地鏈接庫。具體過程如下:

1. 要為以上定義的類生成 Java 本地接口頭文件,需使用javah,Java 編譯器的 javah 功能將根據 Hello類生成必要的聲明,此命令將生成Hello.h 文件,我們在共享庫的代碼中要包含它,javah不使默認內部命令,需要指明路徑,它在JDK的bin目錄下,在我的Linux環境下命令如下:

/home/jbuilder/jdk1.3.1/bin/javah Hello

生成的Hello.h 文件 內容如下所示:


/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class Hello */
#ifndef _Included_Hello
#define _Included_Hello
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: Hello
* Method: SayHello
* Signature: (Ljava/lang/String;)V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_Hello_SayHello
(JNIEnv *, jobject, jstring);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif




2.在與Hello.h相同的路徑下創建一個CPP文件Hello.cpp。內容如下:


#include "Hello.h"
#include <stdio.h>
//與Hello.h中函數聲明相同
JNIEXPORT void JNICALL Java_Hello_SayHello (JNIEnv * env, jobject arg, jstring instring)
{
//從instring字符串取得指向字符串UTF編碼的指針
const jbyte *str =
(const jbyte *)env->GetStringUTFChars( instring, JNI_FALSE );
printf("Hello,%s ",str);
//通知虛擬機本地代碼不再需要通過str訪問Java字符串。
env->ReleaseStringUTFChars( instring, (const char *)str );
return;
}




所有的JNI調用都使用了JNIEnv *類型的指針,習慣上在CPP文件中將這個變量定義為evn,它是任意一個本地方法的第一個參數。env指針指向一個函數指針表,在VC中可以直接用"->"操作符訪問其中的函數。

jobject 指向在此 Java 代碼中實例化的 Java 對象 LocalFunction的一個句柄,相當于this指針。

后續的參數就是本地調用中有Java程序傳進的參數,本例中只有一個String型參數。對于字符串型參數,因為在本地代碼中不能直接讀取 Java 字符串,而必須將其轉換為 C /C++字符串或 Unicode。以下是三個我們經?;嵊玫降淖址嘈痛淼暮?br>
const char* GetStringUTFChars(jstring string,jboolean* isCopy)

返回指向字符串UTF編碼的指針,如果不能創建這個字符數組,返回null。這個指針在調用ReleaseStringUTFChar()函數之前一直有效。

參數:string Java字符串對象
isCopy 如果進行拷貝,指向以JNI_TRUE填充的jboolean,否則指向以JNI_FALSE填充的jboolean。
void ReleaseStringUTFChars(jstring str, const char* chars)
通知虛擬機本地代碼不再需要通過chars訪問Java字符串。

參數:string Java字符串對象
chars 由GetStringChars返回的指針
jstring NewStringUTF(const char *utf)
返回一個新的Java字符串并將utf內容拷貝入新串,如果不能創建字符串對象,
返回null。通常在反值類型為string型時用到。

參數:utf UTF編碼的字符串指針
對于數值型參數,在C/C++中可直接使用,其字節寬度如下所示:
Java C/C++ 字節數 boolean jboolean 1 byte jbyte 1 char jchar 2 short jshort 2 int jint 4 long jlong 8 float jfloat 4 double jdouble 8

對于數組型參數,
Java C/C++ boolean[ ] JbooleanArray byte[ ] JbyteArray char[ ] JcharArray short[ ] JshortArray int[ ] JintArray long[ ] JlongArray float[ ] JfloatArray double[ ] JdoubleArray
對于上述類型數組,有一組函數與其對應。以下函數中Xxx為對應類型。
xxx * GetXxxArrayElements(xxxArray array, jboolean *isCopy)
產生一個指向Java數組元素的C指針。不再需要時,需將此指針傳給ReleaseXxxArrayElemes。

參數:array 數組對象
isCopy 如果進行拷貝,指向以JNI_TRUE填充的jboolean,否則指向以JNI_FALSE填充的jboolean。
例如: jboolean * GetBooleanArrayElements(jbooleanArray array, jboolean *isCopy)
void ReleaseXxxArrayElements(xxxArray array,xxx *elems, jint mode)
通知虛擬機不再需要從GetXxxArrayElements得到的指針。

參數:array 數組對象
elems 不再需要的指向數組元素的指針
mode 0=在更新數組元素后釋放elems緩沖器
JNI_COMMIT=在更新數組元素后不釋放elems緩沖器
JNI_ABORT=不更新數組元素釋放elems緩沖器
例如:void ReleaseBooleanArrayElements(jbooleanArray array,jboolean *elems, jint mode)
xxxArray NewXxxArray(jsize len)
產生一個新的數組,通常在反值類型為數組型時用到

參數:len 數組中元素的個數。
例如:jbooleanArray NewBooleanArray(jsize len)

3.編譯生成共享庫。

使用GCC時,必須通知編譯器在何處查找此 Java 本地方法的支持文件,并且顯式通知編譯器生成位置無關的代碼,在我的環境中按如下過程編譯:


gcc -I/home/jbuilder/jdk1.3.1/include -I/home/jbuilder/jdk1.3.1/include/linux -fPIC -c Hello.c




生成Hello.o


gcc -shared -Wl,-soname,libhello.so.1 -o libhello.so.1.0 Hello.o




生成libhello.so.1.0

接下來將生成的共享庫拷貝為標準文件名

cp libhello.so.1.0 libhello.so

最后通知動態鏈接程序此共享文件的路徑。

export LD_LIBRARY_PATH=`pwd`:$LD_LIBRARY_PATH

4.編寫一個簡單的Java程序來測試我們的本地方法。

將如下源碼存為ToSay.java:


import Hello;
import java.util.*;
public class ToSay
{
public static void main(String argv[])
{
ToSay say = new ToSay();
}
public ToSay()
{
Hello h = new Hello();
//調用本地方法向John問好
h.SayHello("John");
}
}




用javac編譯ToSay.java,生成ToSay.class
向執行普通Java程序一樣使用java ToSay,我們會看到在屏幕上出現Hello,John。
到這里我們就將整個的本地調用編寫過程大概瀏覽了一遍。

3 應用中注意事項

1. 如果可以通過TCP/IP實現Java代碼與本地C/C++代碼的交互工作,那么最好不使用以上提到的JNI的方式,因為一次JNI調用非常耗時,大概要花0.5~1個毫秒。

2. 在一個Applet應用中,不要使用JNI。因為在 applet 中可能引發安全異常。

3. 將所有本地方法都封裝在單個類中,這個類調用單個 DLL。對于每種目標操作系統,都可以用特定于適當平臺的版本替換這個 DLL。這樣就可以將本地代碼的影響減至最小,并有助于將以后所需的移植問題包含在內。

4. 本地方法要簡單。盡量將生成的DLL 對任何第三方運行時 DLL 的依賴減到最小。使本地方法盡量獨立,以將加載DLL 和應用程序所需的開銷減到最小。如果必須要運行時 DLL,則應隨應用程序一起提供它們。

5. 本地代碼運行時,沒有有效地防數組越界錯誤、錯誤指針引用帶來的間接錯誤等。所以必須保證保證本地代碼的穩定性,因為,絲毫的錯誤都可能導致Java虛擬機崩潰。

4 結束語

JNI調用規范給我們復用原有其它語言的代碼提供了簡單易用的接口,可以節省大量的財力,使我們可以在享受Java帶來的開發速度的同時,不必放棄舊有資源。

5 參考文獻

Cay S.Horstmnn,Gary Cornell,Core Java 2 Volume II:Advanced Fearutes,Prentice Hall,2000.

Rob Gordon and Alan,Essential JNI, Java Native Interface, Prentice Hall,1998

//java.sun.com/products/jdk/1.1/docs/guide/jni/

作者簡介:

張翼翔 :擁有8年的軟件開發經驗。曾經領導瑞星殺毒軟件網絡版和I´m上網管理系統的研發工作。現任北京華夏新視科技有限公司研發部經理
李慶明:從事軟件開發已經有5年。有豐富的嵌入式Linux和Java開發經驗。現任廣東捷遠資訊科技有限公司技術總監

--摘自IBM網站 
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