使用java與本地已編譯的代碼交互,通常會喪失平臺可移植性。但是,有些情況下
JNI
這樣做是可以接受的,甚至是必須的,比如,使用一些舊的庫,與硬件、
操作系統
進行交互,或者爲了提高程序的性能。JNI標準至少保證本地代碼能工作在任何Java
虛擬機
實現下。
·標準的java類庫可能不支持你的程序所需的特性。
JNI
·或許你已經有了一個用其他語言寫成的庫或程序,而你希望在java程序中使用它。
·你可能需要用底層語言實現一個小型的時間敏感代碼,比如彙編,然後在你的java程序中調用這些功能。
·編寫帶有native聲明的方法的java類
·使用
javac
命令編譯所編寫的java類
JNI
·使用javah ?jni java類名生成擴展名爲h的頭文件
·使用C/C++實現本地方法
·將C/C++編寫的文件生成動態連接庫
·ok
1) 編寫java程序:這裏以HelloWorld爲例。
代碼1:
class HelloWorld {
public native void displayHelloWorld();
static {
System.loadLibrary("hello");
}
public static void main(String[] args) {
new HelloWorld().displayHelloWorld();
}
}
聲明native方法:如果你想將一個方法做爲一個本地方法的話,那麼你就必須聲明改方法爲
native的,並且不能實現。其中方法的參數和返回值在後面講述。
Load動態庫:System.loadLibrary("hello");加載動態庫(我們可以這樣理解:我們的方法
displayHelloWorld()沒有實現,但是我們在下面就直接使用了,所以必須在使用之前對它進行初始化)這裏一般是以static塊進行加載
的。同時需要注意的是
System
.loadLibrary();的參數“hello”是動態庫的名字。
2) 編譯
沒有什麼好說的了 javac HelloWorld.java
3) 生成擴展名爲h的頭文件
javah ?
jni HelloWorld 頭文件的內容: /* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
1. include
/* Header for class HelloWorld */
1. ifndef _Included_HelloWorld
2. define _Included_HelloWorld
JNI
3. ifdef __cplusplus
extern "C" {
1. endif
/*
* Class: HelloWorld
* Method: displayHelloWorld
* Signature: ()V
* /
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);
1. ifdef __cplusplus
}
1. endif
2. endif
(這裏我們可以這樣理解:這個h文件相當於我們在java裏面的接口,這裏聲明瞭一個
Java
_HelloWorld_displayHelloWorld (JNIEnv *, jobject);方法,然後在我們的本地方法裏面實現這個方法,也就是說我們在編寫
C/C++
程序的時候所使用的方法名必須和這裏的一致)。
4) 編寫本地方法實現和由javah命令生成的頭文件裏面聲明的方法名相同的方法。
代碼2:
1 #include "jni.h"
2 #include "HelloWorld.h"
JNI
3 //#include other headers
4 JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_displayHelloWorld(JNIEnv *env, jobject obj)
{
printf("Hello world!/n");
return;
}
注意代碼2中的第1行,需要將jni.h(該文件可以
在%JAVA_HOME%/include文件夾下面找到)文件引入,因爲在程序中的JNIEnv、
jobject等類型都是在該頭文件中定義的;另外在第2行需要將HelloWorld.h頭文件引入(我是這麼理解的:相當於我們在編寫java程序的
時候,實現一個接口的話需要聲明纔可以,這裏就是將HelloWorld.h頭文件裏面聲明的方法加以實現。當然不一定是這樣)。然後保存爲
HelloWorldImpl.c就ok了。
5) 生成動態庫
這裏以在Windows中爲例,需要生成dll文件。在保存HelloWorldImpl.c文件夾下面,使用VC的
編譯器
cl
成。 cl -I%java_home%/include -I%java_home%/include/win32 -LD
HelloWorldImp.c -Fehello.dll
注意:生成的dll文件名在選項-Fe後面配置,這裏是hello,因爲在HelloWorld.java文件中我們loadLibary的時候使用的名
字是hello。當然這裏修改之後那裏也需要修改。另外需要將-I%java_home%/include
-I%java_home%/include/win32參數加上,因爲在第四步裏面編寫本地方法的時候引入了jni.h文件。
6) 運行程序 java HelloWorld就ok.
下面是一個簡單的例子實現打印一句話的功能,但是用的c的printf最終實現。一
JNI
般提供給java的jni接口包括一個so文件(封裝了c函數的實現)和一個java文件(需要調用path的類)。
1. JNI的目的是使java方法中能夠調用c實現的一些函數,比如以下的java類,就需要調用一個本地函數testjni(一般聲明爲private native類型),首先需要創建文件weiqiong.java,內容如下:
class weiqiong { static {
System.loadLibrary("testjni");//載入靜態庫,test函數在其中實現 } private native void
testjni(); //聲明本地調用 public void test() { testjni(); } public static void
main(String args[]) { weiqiong haha = new weiqiong(); haha.test(); } }
2.然後執行javac weiqiong.java,如果沒有報錯,會生成一個weiqiong.class。
3.然後設置classpath爲你當前的工作目錄,如直接輸入命令行:set
classpath = weiqiong.class所在的完整目錄(如 c:/test)再執行javah
weiqiong,會生成一個文件weiqiong.h文件,其中有一個函數的聲明如下:
JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *, jobject);
4.創建文件testjni.c將上面那個函數實現,內容如下:
1. include
2. include
JNIEXPORT void JNICALL Java_weiqiong_testjni (JNIEnv *env, jobject obj) { printf("haha---------go into c!!!/n"); }
5.爲了生成.so文件,創建makefile文件如下:
libtestjni.s o:testjni.o makefile gcc -Wall
-rdynamic -shared -o libtestjni. so testjni.o testjni.o:testjni.c
weiqiong.h gcc -Wall -c testjni.c -I./ -I/usr/java/j2sdk1.4.0/include
-I/usr/java/j2sdk1.4.0/include/linux cl: rm -rf *.o *.so
注意:gcc前面是tab空,j2sdk的目錄根據自己裝的j2sdk的具體版本來寫,生成的so文件的名字必須是loadLibrary的參數名前加
“lib”。
6.export
LD_LIBRARY_PATH
=.,由此設置library路徑爲當前目錄,這樣java文件才能找到so文件。一般的做法是將so文件copy到本機的LD_LIBRARY_PATH目錄下。
7.執行java weiqiong,打印出結果:“haha---------go into c!!!”
編輯本段
調用中考慮的問題
在首次使用JNI的時候有些疑問,後來在使用中一一解決,下面就是這些問題的備忘:
JNI
1。 java和c是如何互通的?
其實不能互通的原因主要是數據類型的問題,jni解決了這個問題,例如那個c文件中的jstring數據類型就是java傳入的String對象,經過jni函數的轉化就能成爲c的char*。
對應數據類型關係如下表:
Java 類型 本地c類型 說明 boolean jboolean 無符號,8 位
byte jbyte 無符號,8 位 char jchar 無符號,16 位 short jshort 有符號,16 位 int jint
有符號,32 位 long jlong 有符號,64 位 float jfloat 32 位 double jdouble 64 位 void
void N/A
JNI 還包含了很多對應於不同 Java 對象的
引用類型
如下圖:
2. 如何將java傳入的String參數轉換爲c的char*,然後使用?
java傳入的String參數,在c文件中被jni轉換爲jstring的數據類型,在c文
件中聲明char* test,然後test = (char*)(*env)->GetStringUTFChars(env,
jstring,
NULL);注意:test使用完後,通知虛擬機平臺相關代碼無需再訪問:(*env)->ReleaseStringUTFChars(env,
jstring, test);
3. 將c中獲取的一個char*的buffer傳遞給java?
這個char*如果是一般的字符串的話,作爲string傳回去就可以了。如果是含有’/0’的buffer,最好作爲bytearray傳出,因爲可以制定copy的length,如果copy到string,可能到’/0’就截斷了。
有兩種方式傳遞得到的數據:
一種是在jni中直接new一個byte
數組
,然後調用函數(*env)->SetByteArrayRegion(env, bytearray, 0, len, buffer);將buffer的值copy到bytearray中,函數直接return bytearray就可以了。
一種是return錯誤號,數據作爲參數傳出,但是java的基本數據類型是傳值,對象是傳遞的引用,所以將這個需要傳出的byte數組用某個類包一下,如下:
class RetObj { public byte[] bytearray; }
這個對象作爲函數的參數retobj傳出,通過如下函數將retobj中的byte數組賦值便於傳出。代碼如下: jclass cls;
jfieldID fid; jbyteArray bytearray; bytearray =
(*env)->NewByteArray(env,len); (*env)->SetByteArrayRegion(env,
bytearray, 0, len, buffer); cls = (*env)->GetObjectClass(env,
retobj); fid = (*env)->GetFieldID(env, cls, "retbytes", "[B"]);
(*env)->SetObjectField(env, retobj, fid, bytearray);
4. 不知道佔用多少空間的buffer,如何傳遞出去呢?
在jni的c文件中new出空間,傳遞出去。java的數據不初始化,指向傳遞出去的空間即可。
編輯本段
對JAVA傳入數據的處理
1. 如果傳入的是bytearray的話,作如下處理得到buffer:
char *tmpdata =
(char*)(*env)->GetByteArrayElements(env, bytearray, NULL);
(*env)->ReleaseByteArrayElements(env, bytearray, tmpdata, 0);
基於JNI的
嵌入式
手機軟件開發實例 下面通過一個實例來描述運用JNI技術在
手機
上操縱
攝像頭
,捕捉視頻並存儲圖片的過程。
(1)活動/狀態圖
圖2爲捕捉視頻並存儲圖片的活動/狀態圖
根據圖2的活動/狀態,具體的對應步驟如下:
①發起該流程。
②發起流程後,建立文件用於存儲圖片。
③用指針獲得分配的
緩衝器
,用於存儲獲得的幀。
④將指針壓棧(序列化緩衝器)。由於手機的內存較小,爲了防止內存泄漏,
Symbian操作系統
有一個Cleanupstack的要求,即在使用指針時,用PushL把
指針
壓入棧中,使用完後再用Pop彈出棧.如果在中間調用導致崩潰的函數時果真出現了問題,那麼Cleanupstack可以通過調用該指針的析構函數回收佔用的空間。
⑤操縱攝像頭,捕捉視頻,並將圖像流從攝像頭端傳到緩衝器。
⑥將攝像頭內的圖像流存入緩衝器內,並將緩衝器內的流轉化爲文件流,存爲jpg格式的文件,將指向緩衝器的指針彈棧。
⑦在過程⑥中,如果使用完了序列化的緩衝器,則要重新序列化緩衝器,以備後面使用。
⑧當接收到停止
視頻
捕捉的信號後,關閉文件。
⑨流程結束。
(2)運用JNI技術的視頻捕捉
子功能捕捉視頻的實現是由操縱攝像頭、視頻播放(
解碼器
準
備)以及建立攝像頭和手機之間的連接會話三個活動組成的。其中操縱攝像頭是通過調用底層設備的驅動來實現的,需要利用JNI來實現,完成的方法包括準備、
建立、刪除、銷燬攝像頭等。視頻播放的一系列過程也是通過c++代碼來實現的,除了準備、建立、刪除、銷燬解碼器外,還有開始、暫停、停止解碼等。建立攝
像頭和手機之間的連接類似建立客戶端和
服務器
連接,視頻流從攝像頭傳到手機界面是通過多媒體會話來完成的。多媒體會話的建立、關閉、摧毀以及會話建立後的發送、取消、讀取數據等也是JNI的應用範疇。