JNI學習筆記（八）—— 調用接口

這一節的主要內容是講如何在native程序中嵌入一個java VM。一個java的實現通常是作爲一個native庫運行。native程序可以和這個庫鏈接，並且用調用接口來加載java VM。事實上，JDK或者java2 sdk的標準啓動命令，就是一個簡單鏈接了java VM的c程序。該啓動器，解析命令行參數、加載VM、並且通過調用接口運行java程序。

創建java虛擬機

先看一C程序，它加載一個java VM並且調用Prog.main方法：

public class Prog {
    public static void main(String[] args) {
         System.out.println("Hello World " + args[0]);
    }
}

下面是C的代碼：

#include <jni.h>
#define PATH_SEPARATOR ';' /* define it to be ':' on Solaris */
#define USER_CLASSPATH "." /* where Prog.class is */
main() {
    JNIEnv *env;
    JavaVM *jvm;
    jint res;
    jclass cls;
    jmethodID mid;
    jstring jstr;
    jclass stringClass;
    jobjectArray args;
#ifdef JNI_VERSION_1_2
    JavaVMInitArgs vm_args;
    JavaVMOption options[1];
    options[0].optionString = "-Djava.class.path=" USER_CLASSPATH;
    vm_args.version = 0x00010002;
    vm_args.options = options;
    vm_args.nOptions = 1;
    vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_TRUE;
    /* Create the Java VM */
    res = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args);
#else
    JDK1_1InitArgs vm_args;
    char classpath[1024];
    vm_args.version = 0x00010001;
    JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(&vm_args);
    /* Append USER_CLASSPATH to the default system class path */
    sprintf(classpath, "%s%c%s", vm_args.classpath, PATH_SEPARATOR, USER_CLASSPATH);
    vm_args.classpath = classpath;
    /* Create the Java VM */
    res = JNI_CreateJavaVM(&jvm, &env, &vm_args);
#endif /* JNI_VERSION_1_2 */
    if (res < 0) {
        fprintf(stderr, "Can't create Java VM\n");
        exit(1);
    }
    cls = (*env)->FindClass(env, "Prog");
    if (cls == NULL) {
        goto destroy;
}
    mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls, "main",
                                    "([Ljava/lang/String;)V");
    if (mid == NULL) {
        goto destroy;
    }
    jstr = (*env)->NewStringUTF(env, " from C!");
    if (jstr == NULL) {
        goto destroy;
    }
    stringClass = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");
    args = (*env)->NewObjectArray(env, 1, stringClass, jstr);
    if (args == NULL) {
        goto destroy;
    }
    (*env)->CallStaticVoidMethod(env, cls, mid, args);
destroy:
    if ((*env)->ExceptionOccurred(env)) {
        (*env)->ExceptionDescribe(env);
    }
    (*jvm)->DestroyJavaVM(jvm);
}

和java VM一起鏈接native程序

如何和java VM鏈接，依賴於native程序對準備知部署於一個特定的java VM還是和各種VM實現一起工作。

和一個已知的java VM鏈接

例如和上訴代碼invoke.c一起鏈接：

1）在linux：

    cc -I<jni.h dir> -L<libjava.so dir> -lthread -ljava invoke.c

-lthread選項表示需要native線程支持。

-java選項指定了libjava.so是linux中java VM實現的動態庫。

2）在win32：

    cl -I<jni.h dir> -MD invoke.c -link <javai.lib dir>\javai.lib

-MD選項保證了native程序時和win32多線程C庫一起鏈接的。

和未知java VM 鏈接

可以以動態的方式和未知的java VM鏈接在一起。這樣一套程序，就可以在不同的vm實現上執行了。這個方案的核心是，在運行時加載動態鏈接庫。（和前面提到的鏈接一個已知的java vm，這兩種方式，其實就是如何使用動態庫的兩種方式）。

例如爲一個創建java VM的 函數尋找一個入口點：

/* Win32 version */
void *JNU_FindCreateJavaVM(char *vmlibpath)
{
		/* load the dynamical libraries */
    HINSTANCE hVM = LoadLibrary(vmlibpath);
    if (hVM == NULL) {
        return NULL;
    }
    
    /* get the address of function "JNI_CreateJavaVM" */
    return GetProcAddress(hVM, "JNI_CreateJavaVM");
}

/* linux version */
void *JNU_FindCreateJavaVM(char *vmlibpath)
{
		/* load the dynamical libraries */
    void *libVM = dlopen(vmlibpath, RTLD_LAZY);
    if (libVM == NULL) {
        return NULL;
    }
    
    /* get the address of function "JNI_CreateJavaVM" */
    return dlsym(libVM, "JNI_CreateJavaVM");
}

關聯native 線程

假設你有一個用native C實現的多線程web server程序。當HTTP請求進來時， 服務端，創建多個native線程來併發地處理請求。我們可能希望在服務中嵌入一個java虛擬機，這樣，同一時刻可以有多個線程在這個虛擬機上進行操作。例如：

服務器產生的native方法的生命週期，可能比java VM要短，於是我們要有一種能夠將線程附加到已經存在的java VM上的方法，使得VM能夠執行附加了的native線程的JNI調用。並且在完成後分離該線程，而不中斷其他附加的線程。

下面例子展示了，如何將一個native線程通過調用接口來附加到java VM上：

/* Note: This program only works on Win32 */
#include <windows.h>
#include <jni.h>
JavaVM *jvm; /* The virtual machine instance */
#define PATH_SEPARATOR ';'
#define USER_CLASSPATH "." /* where Prog.class is */
void thread_fun(void *arg)
{
    jint res;
    jclass cls;
    jmethodID mid;
    jstring jstr;
    jclass stringClass;
    jobjectArray args;
    JNIEnv *env;
    char buf[100];
    int threadNum = (int)arg;

    /* Pass NULL as the third argument */
 #ifdef JNI_VERSION_1_2
    res = (*jvm)->AttachCurrentThread(jvm, (void**)&env, NULL);
 #else
    res = (*jvm)->AttachCurrentThread(jvm, &env, NULL);
 #endif

    if (res < 0) {
       fprintf(stderr, "Attach failed\n");
       return;
    }
    cls = (*env)->FindClass(env, "Prog");
    if (cls == NULL) {
        goto detach;
    }
    mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls, "main", "([Ljava/lang/String;)V");
    if (mid == NULL) {
        goto detach;
    }
    sprintf(buf, " from Thread %d", threadNum);
    jstr = (*env)->NewStringUTF(env, buf);
    if (jstr == NULL) {
        goto detach;
    }
    stringClass = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");
    args = (*env)->NewObjectArray(env, 1, stringClass, jstr);
    if (args == NULL) {
        goto detach;
    }
        (*env)->CallStaticVoidMethod(env, cls, mid, args);
 detach:
    if ((*env)->ExceptionOccurred(env)) {
        (*env)->ExceptionDescribe(env);
    }
    (*jvm)->DetachCurrentThread(jvm);
}

main() {
    JNIEnv *env;
    int i;
    jint res;
#ifdef JNI_VERSION_1_2
    JavaVMInitArgs vm_args;
    JavaVMOption options[1];
    options[0].optionString = "-Djava.class.path=" USER_CLASSPATH;
    vm_args.version = 0x00010002;
    vm_args.options = options;
    vm_args.nOptions = 1;
    vm_args.ignoreUnrecognized = TRUE;
    
    /* Create the Java VM */
    res = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args);		
#else
    JDK1_1InitArgs vm_args;
    char classpath[1024];
    vm_args.version = 0x00010001;
    JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs(&vm_args);
		
    /* Append USER_CLASSPATH to the default system class path */
    sprintf(classpath, "%s%c%s",vm_args.classpath, PATH_SEPARATOR, USER_CLASSPATH);
    vm_args.classpath = classpath;
    
    /* Create the Java VM */
    res = JNI_CreateJavaVM(&jvm, &env, &vm_args);
		
#endif /* JNI_VERSION_1_2 */
    if (res < 0) {
        fprintf(stderr, "Can't create Java VM\n");
        exit(1);
    }
    for (i = 0; i < 5; i++)
        /* We pass the thread number to every thread */
        _beginthread(thread_fun, 0, (void *)i);
    
    Sleep(1000); /* wait for threads to start */

    (*jvm)->DestroyJavaVM(jvm);
}

執行結果：

Hello World from thread 1
Hello World from thread 0
Hello World from thread 4
Hello World from thread 2
Hello World from thread 3