JNI 基础知识
我们来系统梳理一下JNI中涉及的基本知识。
JNI定义了以下数据类型，这些类型和Java中的数据类型是一致的：
- Java原始类型：
jint, jbyte, jshort, jlong, jfloat, jdouble, jchar, jboolean这些分别对应这 java 的int, byte, short, long, float, double, char and boolean。 - Java引用类型：jobject 用来指代
java.lang.Object，除此之外，还定义了以下子类型：
a.jclass for java.lang.Class.
b.jstring for java.lang.String.
c.jthrowable for java.lang.Throwable.
d.jarray对java的array。java的array是一个指向8个基本类型array的引用类型。于是，JNI中就有8个基本类型的array：jintArray, jbyteArray, jshortArray, jlongArray, jfloatArray, jdoubleArray, jcharArray 和 jbooleanArray，还有一个就是指向Object的jobjectarray。
Native函数会接受上面类型的参数，并且也会返回上面类型的返回值。然而，本地函数（C/C++）是需要按照它们自己的方式处理类型的（比如C中的string，就是char *)。因此，需要在JNI类型和本地类型之间进行转换。通常来讲，本地函数需要： - 加收JNI类型的参数（从java代码中传来）
- 对于JNI类型参数，需要讲这些数据转换或者拷贝成本地数据类型，比如讲jstring转成char *, jintArray转成C的int[]。需要注意的是，原始的JNI类型，诸如jint，jdouble之类的不用进行转换，可以直接使用，参与计算。
- 进行数据操作，以本地的方式
- 创建一个JNI的返回类型，然后讲结果数据拷贝到这个JNI数据中
- returnJNI类型数据
这其中最麻烦的事莫过于在JNI类型（如jstring, jobject, jintArray, jobjectArray）和本地类型（如C-string, int[]）之间进行转换这件事情了。不过所幸的是，JNI环境已经为我们定义了很多的接口函数来做这种烦人的转换。
使用
使用 C 来实现 JNI
步骤1，编写一个使用C实现函数的java类，HelloJNI.java：
public class HelloJNI {
static {
System.loadLibrary("hello"); // Load native library at runtime
// hello.dll (Windows) or libhello.so (Unixes)
}
// Declare a native method sayHello() that receives nothing and returns void
private native void sayHello();
// Test Driver
public static void main(String[] args) {
new HelloJNI().sayHello(); // invoke the native method
}
}
上面代码的静态代码块在这个类被类加载器加载的时候调用了System.loadLibrary()方法来加载一个native库“hello”（这个库中实现了sayHello函数）。这个库在windows品台上对应了“hello.dll”，而在类UNIX平台上对应了“libhello.so”。这个库应该包含在Java的库路径（使用java.library.path系统变量表示）上，否则这个上面的程序会抛出UnsatisfiedLinkError错误。你应该使用VM的参数-Djava.library.path=path_to_lib来指定包含native库的路径。
接下来，我们使用native关键字将sayHello()方法声明为本地实例方法，这就很明显地告诉JVM：这个方法实现在另外一个语言中（C/C++），请去那里寻找他的实现。注意，一个native方法不包含方法体，只有声明。上面代码中的main方法实例化了一个HelloJJNI类的实例，然后调用了本地方法sayHello()。
下面，我们编译HelloJNI.java成HelloJNI.class
javac HelloJNI.java
接下来，我们利用上面生成的class文件生成用于编写C/C++代码的头文件，使用jdk中的javah工具完成：
javah HelloJNI
上面的命令执行完之后生成了HelloJNI.h：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloJNI */
#ifndef _Included_HelloJNI
#define _Included_HelloJNI
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: HelloJNI
* Method: sayHello
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_sayHello(JNIEnv *, jobject);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
我们看到，上面的头文件中生成了一个Java_HelloJNI_sayHello的C函数：
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_sayHello(JNIEnv *, jobject);
将java的native方法转换成C函数声明的规则是这样的：Java_{package_and_classname}_{function_name}(JNI arguments)。包名中的点换成单下划线。需要说明的是生成函数中的两个参数：
- JNIEnv *：这是一个指向JNI运行环境的指针，后面我们会看到，我们通过这个指针访问JNI函数
- jobject：这里指代java中的this对象
下面我们给出的例子中没有使用上面的两个参数，不过后面我们的例子会使用的。到目前为止，你可以先忽略JNIEXPORT和JNICALL这两个玩意。
上面头文件中有一个extern “C”，同时上面还有C++的条件编译语句，这么一来大家就明白了，这里的函数声明是要告诉C++编译器：这个函数是C函数，请使用C函数的签名协议规则去编译！因为我们知道C++的函数签名协议规则和C的是不一样的，因为C++支持重写和重载等面向对象的函数语法。
接下来，我们给出C语言的实现，以实现上面的函数：
#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include "HelloJNI.h"
// Implementation of native method sayHello() of HelloJNI class
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_sayHello(JNIEnv *env, jobject thisObj) {
printf("Hello World!\n");
return;
}
将上面的代码保存为HelloJNI.c。jni.h头文件在 “\include” 和 “\include\win32”目录下，这里的JAVA_HOME是指你的JDK安装目录。
这段C代码的作用很简单，就是在终端上打印Hello Word！这句话。
下面我们编译这段代码，使用GCC编译器：
对于windows上的MinGW：
> set JAVA_HOME=C:\Program Files\Java\jdk1.7.0_{xx}
// Define and Set environment variable JAVA_HOME to JDK installed directory
// I recommend that you set JAVA_HOME permanently, via "Control Panel" ⇒ "System" ⇒ "Environment Variables"
> echo %JAVA_HOME%
// In Windows, you can refer a environment variable by adding % prefix and suffix
> gcc -Wl,--add-stdcall-alias -I"%JAVA_HOME%\include" -I"%JAVA_HOME%\include\win32" -shared -o hello.dll HelloJNI.c
// Compile HellJNI.c into shared library hello.dll
也可以分步编译：
// Compile-only with -c flag. Output is HElloJNI.o
> gcc -c -I"%JAVA_HOME%\include" -I"%JAVA_HOME%\include\win32" HelloJNI.c
// Link into shared library "hello.dll"
> gcc -Wl,--add-stdcall-alias -shared -o hello.dll HelloJNI.o
下面，我们使用nm命令来查看生成hello.dll中的函数：
> nm hello.dll | grep say
624011d8 T _Java_HelloJNI_sayHello@8
对于windows上的Cygwin:
首先，你需要讲__int64定义成“long long”类型，通过-D _int64=”long long选项实现。
对于gcc-3，请包含选项-nmo -cygwin来编译dll库，这些库是不依赖于Cygwin dll的。
> gcc-3 -D __int64="long long" -mno-cygwin -Wl,--add-stdcall-alias
-I"<JAVA_HOME>\include" -I"<JAVA_HOME>\include\win32" -shared -o hello.dll HelloJNI.c
使用C/C++混合实现JNI
第一步：编写一个使用本地代码的java类：HelloJNICpp.java
public class HelloJNICpp {
static {
System.loadLibrary("hello"); // hello.dll (Windows) or libhello.so (Unixes)
}
// Native method declaration
private native void sayHello();
// Test Driver
public static void main(String[] args) {
new HelloJNICpp().sayHello(); // Invoke native method
}
}
同样地，我们使用javac来编译这个代码：
> javac HelloJNICpp.java
步骤2：生成C/C++的头文件
> javah HelloJNICpp
上面命令会生成一个HelloJNICpp.h的文件，并且这个文件中声明了这个本地函数：
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNICpp_sayHello(JNIEnv *, jobject);
步骤3：C/C++编码实现，HelloJNICppImpl.h, HelloJNICppImpl.cpp, 和 HelloJNICpp.c
这里，我们使用C++来实现真正的函数（”HelloJNICppImpl.h” 和 “HelloJNICppImpl.cpp”），而使用C来和java进行交互。（译者注：这样就可以把JNI的代码逻辑和我们真正的业务逻辑分离开了！）
C++头文件：”HelloJNICppImpl.h”
#ifndef _HELLO_JNI_CPP_IMPL_H
#define _HELLO_JNI_CPP_IMPL_H
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
void sayHello ();
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
C++的代码实现：”HelloJNICppImpl.cpp”
#include "HelloJNICppImpl.h"
#include <iostream>
using namespace std;
void sayHello () {
cout << "Hello World from C++!" << endl;
return;
}
C代码实现和Java的交互：”HelloJNICpp.c”
#include <jni.h>
#include "HelloJNICpp.h"
#include "HelloJNICppImpl.h"
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNICpp_sayHello (JNIEnv *env, jobject thisObj) {
sayHello(); // invoke C++ function
return;
}
讲上面的代码编译成一个共享库（在windows上是hello.dll）。
使用windows上的MinGW GCC：
> set JAVA_HOME=C:\Program Files\Java\jdk1.7.0_{xx}
> g++ -Wl,--add-stdcall-alias -I"%JAVA_HOME%\include" -I"%JAVA_HOME%\include\win32"
-shared -o hello.dll HelloJNICpp.c HelloJNICppImpl.cpp
步骤4：运行java代码
> java HelloJNICpp
or
> java -Djava.library.path=. HelloJNICpp