http://87showmin.blogspot.com/2009/06/java-java-native-interfacejni.html


 


JNI 是用來讓Java跟別種語言溝通的函式庫,如果我們舉C/C++ 為例,便分為C call JavaJava call C



Java call C



這段是參考[1]的第二章。


1. 建立一個 Java class (HelloWord.java)。在這個class裡宣告一個native method (print),然後在 main() 裡呼叫這個 method。此時,我們呼叫 printf() 時,它的實體是用 C/C++ 所寫的。





01.class HelloWorld {

02.    private native void print();

03.    public static void main(String[] args) {

04.        new HelloWorld().print();

05.    }

06.    static {

07.        System.loadLibrary("HelloWorld");

08.    }

09.}

上例中的System.loadLibrary("HelloWorld")會去找你程式目錄下的HelloWorld.dllHelloWorld.so,這之後會提到。


2. Compile HelloWorld.java,用javac指令。


3. 產生一個 native method 的 header file。


指令: javah -jni HelloWorld


這裡,我們用javah可以產生 .h 檔,接著就是實作這個 .h 檔的 .cpp,然後就可以 compile 成 .dll 或 .so 了。cpp 的範例如下:





01.#include <jni.h>

02.#include <stdio.h>

03.#include "HelloWorld.h"

04.  

05.JNIEXPORT void JNICALL 

06.Java_HelloWorld_print(JNIEnv *env, jobject obj)

07.{

08.    printf("Hello World!\n");

09.    return;

10.}

記得專案的設定中需指定好 jni.h 的目錄。如果是用VS系列的話,專案新增時選DLL版本,compile過後就會輸出HelloWorld.dll。


4. 最後,將HelloWorld.class跟HelloWorld.dll放在一起後,執行 java HelloWorld 就可以看到結果囉。


註: HelloWorld.dll 其實也不一定要跟 HelloWorld.class 放在一起,有個環境變數叫LD_LIBRARY_PATH,它便是用來設定 native library path。還有一種方式,就是利用java指令來指定路徑。下方是將路徑設為當前目錄。


java -Djava.library.path=. HelloWorld


C call Java



這段是參考[1]的第七章與其他收集的資料。


首先,我們用java寫一個 class Prog,請他印出些字,然後用javac去compile出 .class。





1.public class Prog {

2.    public static void main(String[] args) {

3.         System.out.println("Hello World " + args[0]);

4.    }

5.}

基本上這段程式是可以直接用java指令去執行的,但我們的目標是要產生一個 .c 檔來呼叫它,其流程大致如下:



  1. 喚醒 Java VM

  2. 載入指定class path下的所有 .class 們

  3. 找到你想要執行的class及其 method ID。

  4. 呼叫 method。

對照第七章的範例來看的話,步驟一加二的程式如下。舊版的JNI 有提供JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs,新版的還是請大家自己乖乖指定好 class path 跟其他資訊。JNI_CreateJavaVM 會提供兩個重要的指標,jvm 是指向一個新開的JavaVM,env則是待會讓你用來對java class做怪怪事的介面。





01.JavaVMInitArgs vm_args;

02.JavaVMOption options[1];

03.options[0].optionString =

04.    "-Djava.class.path=" USER_CLASSPATH;

05.vm_args.version = 0x00010002;

06.vm_args.options = options;

07.vm_args.nOptions = 1;

08.vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;

09./* Create the Java VM */

10.res = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args);

步驟三加四如下。





01.cls = (*env)->FindClass(env, "Prog");

02.if (cls == NULL) {

03.    goto destroy;

04.}

05.mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls, "main",

06.                                "([Ljava/lang/String;)V");

07.if (mid == NULL) {

08.    goto destroy;

09.}

10.jstr = (*env)->NewStringUTF(env, " from C!");

11.if (jstr == NULL) {

12.    goto destroy;

13.}

14.stringClass = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");

15.args = (*env)->NewObjectArray(env, 1, stringClass, jstr);

16.if (args == NULL) {

17.    goto destroy;

18.}

19.(*env)->CallStaticVoidMethod(env, cls, mid, args);

比較可能看不懂的地方是在GetStaticMethodID的第四個參數,這種詭異的寫法稱為JNI signature,當我們呼叫 Java method 時需要寫一些 signature,用來檢查你指定的型態是否與該 method 一樣。舉些例子好了。


Java constructor:



對應到的signature為:





1.(Ljava/lang/String;)V

Java method:





1.String toString()

對應到的signature為:





1.()Ljava/lang/String;

Java method:





1.long myMethod(int n, String s, int[] arr)

對應到的signature為:





1.(ILjava/lang/String;[I)J

看了那麼多一定還看不懂對吧?基本上,一個函式會有參數值與回傳值,signature 的規則便是先用 () 描述參數值型態,後面再接回傳值型態。比較特別的,是如果有用到某個 package,除了要打出 package path 外還要加個分號!


下面列出其對應的所有規則,比較一下就可以知道了。



  • B=byte

  • C=char

  • D=double

  • F=float

  • I=int

  • J=long

  • S=short

  • V=void

  • Z=boolean

  • Lfully-qualified-class=fully qualified class

  • [type=array of type>

  • (argument types)return type=method type. If no arguments, use empty argument types: (). If return type is void (or constructor) use (argument types)V.

如果 method signature 不對的話,還會出現類似以下的錯誤訊息。





01.#

02.# An unexpected error has been detected by Java Runtime Environment:

03.#

04.#  Internal Error (sharedRuntime.cpp:552), pid=7304, tid=2492

05.#  Error: guarantee(cb != 0,"exception happened outside interpreter, nmethods and vtable stubs (1)")

06.#

07.# Java VM: Java HotSpot(TM) Client VM (10.0-b19 mixed mode, sharing windows-x86)

08.# If you would like to submit a bug report, please visit:


10.#

最後,你可能會想問:我要如何知道一個 Java class 裡的所有 method 到底需要哪幾種 signature ? 除了自己一個個看以外,J2SDK 有提供神奇指令來幫助我們!


javap -s -p classname


 



Reference:



[1] Java Native Interface: Programmer's Guide and Specification


[2] Invocation API of JNI Enhancement


[3] Creating a JVM from a C Program


[4] JNI Spec

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