java native方法及JNI執行個體

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1.參考文獻：

http://blog.csdn.net/youjianbo_han_87/article/details/2586375

http://blog.csdn.net/yangjiali014/article/details/1633017

http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=7437948&do=blog&id=2054823

http://www.iteye.com/topic/72543

http://www.enet.com.cn/article/2007/1029/A20071029886398.shtml

http://blog.csdn.net/heqingrong623/article/details/3906350

參考1:用JNI調用C或C++動態聯結庫原來如此簡單

參考2：JNI技術實踐小結

參考3：jni簡單一實例

2.概述

今天在看java多線程編程的時候，發現Thread這個類中有多個native方法，以前從來沒有見過這種方法，因此對於比較好奇，查閱了一些資料，現在整理一下，以作備忘。

 

2.1.native關鍵字用法

native是與C++聯合開發的時候用的！使用native關鍵字說明這個方法是原生函數，也就是這個方法是用C/C++語言實現的，並且被編譯成了DLL，由java去調用。 這些函數的實現體在DLL中，JDK的原始碼中並不包含，你應該是看不到的。對於不同的平台它們也是不同的。這也是java的底層機制，實際上java就是在不同的平台上調用不同的native方法實現對作業系統的訪問的。總而言之：

1. native 是用做java 和其他語言（如c++）進行協作時使用的，也就是native 後的函數的實現不是用java寫的。
2.  既然都不是java，那就別管它的原始碼了，我們只需要知道這個方法已經被實現即可。
3. native的意思就是通知作業系統， 這個函數你必須給我實現，因為我要使用。 所以native關鍵字的函數都是作業系統實現的， java只能調用。
4. java是跨平台的語言，既然是跨了平台，所付出的代價就是犧牲一些對底層的控制，而java要實現對底層的控制，就需要一些其他語言的協助，這個就是native的作用了

2.2JNI簡介native方法是通過java中的JNI實現的。JNI是Java Native Interface的 縮寫。從Java 1.1開始，Java Native Interface (JNI)標準成為java平台的一部分，它允許Java代碼和其他語言寫的代碼進行互動。 JNI一開始是為了本地已編譯語言，尤其是C和C++而設計 的，但是它並不妨礙你使用其他語言，只要呼叫慣例受支援就可以了。使用java與本地已編譯的代碼互動，通常會喪失平台可移植性。但是，有些情況下這樣做是可以接受的，甚至是必須的，比如，使用一些舊的庫，與硬體、作業系統進行互動，或者為了提高程式的效能。JNI標準至少保證本地代碼能工作在任何JAVA 虛擬機器實現下。

目前java與dll互動的技術主要有3種：jni，jawin和jacob。Jni（Java Native Interface）是sun提供的java與系統中的原生方法互動的技術（在windows\linux系統中，實現java與native method互調）。目前只能由c/c++實現。後兩個都是sourceforge上的開源項目，同時也都是基於jni技術的windows系統上的一個應用庫。Jacob（Java-Com Bridge）提供了java程式調用microsoft的com對象中的方法的能力。而除了com對象外，jawin（Java/Win32 integration project）還可以win32-dll動態連結程式庫中的方法。就功能而言：jni >> jawin>jacob，其大致的結構如：

就易用性而言，正好相反：jacob>jawin>>jni。

Jvm封裝了各種作業系統實際的差異性的同時，提供了jni技術，使得開發人員可以通過java程式（代碼）調用到作業系統相關的技術實現的庫函數，從而與其他技術和系統互動，使用其他技術實現的系統的功能；同時其他技術和系統也可以通過jni提供的相應原生介面開調用java應用系統內部實現的功能。

在windows系統上，一般可執行檔應用程式都是基於native的PE結構，windows上的jvm也是基於native結構實現的。Java應用體系都是構建於jvm之上。

Jni對於應用本身來說，可以看做一個代理模式。對於開發人員來說，需要使用c/c++來實現一個代理程式（jni程式）來實際操作目標原生函數，java程式中則是jvm通過載入並調用此jni程式來間接地調用目標原生函數。

2.3JN的書寫步驟

1. 編寫帶有native聲明的方法的java類，產生.java檔案
2. 使用javac命令編譯所編寫的java類，產生.class檔案
3. 使用javah -jni java類名產生副檔名為h的標頭檔，也即產生.h檔案
4. 使用C/C++（或者其他編程想語言）實現本地方法，建立.h檔案的實現，也就是建立.cpp檔案實現.h檔案中的方法
5. 將C/C++編寫的檔案產生動態串連庫，產生dll檔案

3.JNI執行個體下列是所有操作都是在目錄： D:\JNI 下進行的，這樣做的好處是便於控制。還有另外一個要求是我們的java類不含包名，當前我只測試成功不含包名的類型。3.1.編寫帶有native聲明的方法的java類：HelloWorld.java [java] view plaincopy 

1. public class HelloWorld {  
2.     public native void displayHelloWorld();// java native方法申明  
3.   
4.     static {  
5.         System.loadLibrary("HelloWorldImpl");// 裝入動態連結程式庫，"HelloWorldImpl"是要裝入的動態連結程式庫名稱。  
6.     }  
7.   
8.     public static void main(String[] args) {  
9.         // TODO Auto-generated method stub  
10.         HelloWorld helloWorld = new HelloWorld();  
11.         helloWorld.displayHelloWorld();  
12.     }  
13. }  

3.2.使用javac命令編譯所編寫的java類 [java] view plaincopy 

1. d:\JNI>javac HelloWorld.java  

執行完上述命令以後產生 D:\JNI\HelloWorld.class檔案3.3.使用javah -jni java類名產生副檔名為h的標頭檔 [java] view plaincopy 

1. d:\JNI>javah -jni HelloWorld  

執行完上述命令以後產生 D:\JNI\HelloWorld.h檔案，該檔案內容如下： [java] view plaincopy 

1. /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */  
2. #include <jni.h>  
3. /* Header for class HelloWorld */  
4.   
5. #ifndef _Included_HelloWorld  
6. #define _Included_HelloWorld  
7. #ifdef __cplusplus  
8. extern "C" {  
9. #endif  
10. /* 
11.  * Class:     HelloWorld 
12.  * Method:    displayHelloWorld 
13.  * Signature: ()V 
14.  */  
15. JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld  
16.   (JNIEnv *, jobject);  
17.   
18. #ifdef __cplusplus  
19. }  
20. #endif  
21. #endif  

這裡我們可以這樣理解：這個h檔案相當於我們在java裡面的介面，這裡聲明了一個 Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);方法，然後在我們的本地方法裡面實現這個方法，也就是說我們在編寫C/C++程式的時候所使用的方法名必須和這裡的一致3.4.使用C/C++實現本地方法建立HelloWorldImpl.cpp，代碼如下所示： [java] view plaincopy 

1. #include "HelloWorld.h"  
2. #include <stdio.h>  
3. #include <jni.h>  
4. /* 
5.  * Class:     HelloWorld 
6.  * Method:    displayHelloWorld 
7.  * Signature: ()V 
8.  */  
9. JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld  
10.   (JNIEnv *, jobject)  
11.  {  
12.     printf("Hello World!\n");  
13.     return;  
14. }  

3.5.將C/C++編寫的檔案產生動態串連庫將 D:\Program Files\Java\jdk1.6.0_26\include\jni.h和 D:\Program Files\Java\jdk1.6.0_26\include\win32\jni_md.h這兩個檔案拷貝到 D:\JNI\目錄下。與HelloWorldImpl.cpp同目錄，目錄結構如所示：3.7 執行 cl/LD D:\JNI\HelloWorldImpl.cpp  得到HelloWorldImpl.dll檔案我使用的是visual studio 2010，要使用其中的cl命令，必須開啟visual studio 命令列，如所示：然後再命令列中輸入如下命令 [java] view plaincopy 

1. cl/LD D:\JNI\HelloWorldImpl.cpp    

具體如所示：
執行完上述命令以後，我們在C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 10.0\VC可以看到產生的四個檔案，分別是：

• HelloWorldImpl.dll
• HelloWorldImpl.exp
• HelloWorldImpl.lib
• HelloWorldImpl.obj

將其中的HelloWorldImpl.dll拷貝到 D:\JNI\目錄下。3.8.執行class得到結果在cmd中運行： [java] view plaincopy 

1. d:\JNI>java HelloWorld  

具體如所示： 4.在eclipse下運行

• 4.1在eclipse下建立一個叫做jnitest的project
• 4.2添加一個同3.1一樣的HelloWorld.java
• 4.3儲存HelloWorld.java以後在jnitest\bin目錄下會產生HelloWorld.class。
• 4.4根據根據HelloWorld.class產生HelloWorld.h檔案
• 4.5建立HelloWorldImpl.cpp來實現HelloWorld.h中的方法
• 4.6使用Visual studio 2010產生HelloWorldImpl.dll
• 4.7在Eclipse中運行HelloWorld程式，報錯如下：

[java] view plaincopy方法1 在工程--->屬性--->JAVA build path---->選擇你的工程名--->將native library location中dll路徑配置進去方法2.Propeties for src---->Native Library--->Location path中把dll路徑配置進來

1. java.lang.UnsatisfiedLinkError: no HelloWorldImpl in java.library.path  
2.     at java.lang.ClassLoader.loadLibrary(ClassLoader.java:1738)  
3.     at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:823)  
4.     at java.lang.System.loadLibrary(System.java:1028)  
5.     at HelloWorld.<clinit>(HelloWorld.java:6)  

• 4.8將HelloWorldImpl.dll拷貝到C:\Windows\System32
• 4.9再次執行HelloWorld程式，程式正常運行，console輸出“Hello World!

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