JNI之C++調用Java類

——java.lang.String

爲什麼要用C++調用Java類？很難回答，寫着文章只是覺得JNI很有意思。於是開始編寫一段使用VC++在Windows系統裏調用java的String類，在C++裏調用String類內的一些方法。

JNI已經被開發了很多年，而在我2年多的Java編程時間裏從來沒有接觸過。直到最近研究JVM實現原理才注意到JNI。 JNI既Java Native Interface，Native這個詞我見過我認爲最恰當的翻譯就是原生。原生的意思就是來自系統自己的，原汁原味的東西，例如Win32 API。Java類需要在虛擬機上運行，也就不是原生的，同樣.NET Framework也不是原生的。JNI也就是Java原生接口。關於JNI的規範，以及爲什麼要使用它，它能做些什麼，都在http://java.sun.com/j2se/1.4.2/docs/guide/jni/spec/jniTOC.html裏記述着。

JNI是規範，它規定了虛擬機的接口，而把具體的實現留給開發者。

JVM的實現不是唯一的，目前存在很多種Java虛擬機，Sun Hotspot，IBM JDK，還有HP的，Kaffe等等。最流行的就是Sun的Hotspot，最複雜的就是IBM JDK，這是IBM的一貫作風。本文不討論JVM的實現，只關注JNI。如果您安裝了Sun的JDK，您就能在[JAVA_HOME]/include目錄下找到jni.h。這個頭文件就是虛擬機的唯一接口，你可以調用它聲明的函數創建一個JVM。

在說明C++調用Java類之前，我想先演示一下如果編寫Java Native Method。

1．編寫帶有Native方法的Java類

package org.colimas.jni.test;

public class JniTest {

static { System.loadLibrary("JniTestImpl"); } //JVM調用JniTestImpl.dll

public JniTest(){

}

//原生方法

public native void print(String str);

/**

* @param args

public static void main(String[] args) {

JniTest test=new JniTest();

test.print("hello JVM"); //調用原生方法

}

2．使用javah生成c語言頭文件。

javah -jni org.colimas.jni.test.JniTest

目錄裏多了一個org_colimas_jni_test_JniTest.h文件，打開文件，內容如下:

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */

#include <jni.h>

/* Header for class org_colimas_jni_test_JniTest */

#ifndef _Included_org_colimas_jni_test_JniTest

#define _Included_org_colimas_jni_test_JniTest

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

* Class: org_colimas_jni_test_JniTest

* Method: print

* Signature: (Ljava/lang/String;)V

JNIEXPORT void JNICALL Java_org_colimas_jni_test_JniTest_print

(JNIEnv *, jobject, jstring);

#ifdef __cplusplus

}

#endif

其中的Java_org_colimas_jni_test_JniTest_print就是JniTest類裏面的print原生方法的C語言聲明。

3．編寫C代碼實現原生方法print

#include <jni.h>

#include "org_colimas_jni_test_JniTest.h" //javah生成的頭文件

#include <stdio.h>

JNIEXPORT void JNICALL Java_org_colimas_jni_test_JniTest_print

(JNIEnv *env, jobject object,jstring str)

{

//獲得字符串

const char * txt=(*env)->GetStringUTFChars(env,str,0);

printf("%s/n",txt); //打印到控制檯

return;

}

參數JNIEnv *env，是JNI裏最重要的變量。Java.exe創建JVM，之後JVM生成一個env，該env相當於JVM內的Session，可以完成創建Java對象，調用類方法，獲得類的屬性等等。

在這裏env將方法的參數Str從JNI的jstring類型轉換爲常數char數組。

4．編譯

cl /Ic:/j2sdk1.4.2_10/include /Ic:/j2sdk1.4.2_10/include/win32 /c JniTestImpl.c

5．連接爲DLL

link /dll JniTestImpl.obj

6．設置PATH

set PATH=C:/MyProject/Colimas/CD/JNI/MyJNI;%PATH%

7．運行

java org.colimas.jni.test.JniTest

返回結果

hello JVM

結束

以上是實現Java原生方法的開發過程，下面進入正題，使用C++調用Java的java.lang.String類。

1. Object類出創建JVM。

使用Java類之前必須要創建JVM環境。JDK由java.exe來完成。本文有Object類的靜態方法BeginJVM來創建，用EndJVM來關閉。

創建JVM之後會在創建2個變量，分別是JNIEnv* env和JavaVM* jvm，JNIEnv上文已經說明，JavaVM，顧名思義，代表Java虛擬機，用它來關閉JVM。

Object類的頭文件

#include "jni.h"

class Object

{

public:

static bool BeginJVM();

static bool EndJVM();

Object();

virtual ~Object();

protected:

static JNIEnv* env;

static JavaVM* jvm;

};

object.cpp代碼

#include "stdafx.h"

#include "JavaClasses.h"

#include "Object.h"

Object::Object()

{}

Object::~Object()

{}

JNIEnv* Object::env=NULL;

JavaVM* Object::jvm=NULL;

//創建JVM

bool Object::BeginJVM()

{

JavaVMOption options[3];

JavaVMInitArgs vm_args;

//各種參數

options[0].optionString="-Xmx128m";

options[1].optionString="-Verbose:gc";

options[2].optionString="-Djava.class.path=.";

vm_args.version=JNI_VERSION_1_2;

vm_args.options=options;

vm_args.nOptions=3;

//創建JVM，獲得jvm和env

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

return true;

}

bool Object::EndJVM()

{

//關閉JVM

jvm->DestroyJavaVM();

return true;

}

2. C++的String類調用java.lang.String類方法

編寫C++版的String類，調用java String類方法。調用的方法如下：

String replaceAll(String regex, String replacement);

boolean endsWith(String str);

int indexOf(String str);

int compareTo(String anotherString);

char charAt(int i);

String的頭文件:

class String :public Object

{

public:

//與要調用的Java方法名一致。

const char * replaceAll(char *regex,char *replacement);

bool endsWith(char * str);

int indexOf(char * str);

int compareTo(char *anotherString);

char charAt(int i);

String(char *str);

virtual ~String();

};

實現：

#include "stdafx.h"

#include "String.h"

#include "jni.h"

using namespace std;

jclass clazz; //全局變量，用來傳遞class

jobject object; //全局變量，用來傳遞object

String::String(char *str)

{

jstring jstr;

if (Object::env ==NULL)

{

cout << "JVM is not created" << endl;

exit(-1);

}

//獲得java.lang.String類

clazz=Object::env->FindClass("java/lang/String");

if (clazz ==0 ){

cout << "Class is not found" << endl;

exit(-1);

}

//獲得String(String str)構造體

jmethodID mid= Object::env->GetMethodID(clazz,"<init>", "(Ljava/lang/String;)V");

if (mid==0){

cerr<< "GetMethodID Error for class" << endl;

exit(-1);

}

//江字符串封裝爲jstring。

jstr = Object::env->NewStringUTF(str);

if (jstr == 0) {

cerr << "Out of memory" <<endl;

exit(-1);

}

cout << "invoking method" << endl;

//創建一個java.lang.String對象。

object=Object::env->NewObject(clazz,mid,jstr);

}

String::~String()

{}

char String::charAt(int i)

{

if (Object::env ==NULL)

{

cout << "JVM is not created" << endl;

exit(-1);

}

if (clazz ==0 ){

cout << "Class is not found" << endl;

exit(-1);

}

if (object ==0 ){

cout << "String object is not created" << endl;

exit(-1);

}

jmethodID mid;

//獲得charAt方法，（I）C表示參數爲int型，返回char型。詳細參見JNI規範

mid= Object::env->GetMethodID(clazz,"charAt", "(I)C");

if (mid==0){

cerr<< "GetMethodID Error for class" << endl;

exit(-1);

}

jint ji=i;

cout << "invoking method" << endl;

//調用charAt

jchar z=Object::env->CallCharMethod(object,mid,i);

//返回結果。

return z;

}

int String::compareTo(char *anotherString)

{

if (Object::env ==NULL)

{

cout << "JVM is not created" << endl;

exit(-1);

}

if (clazz ==0 ){

cout << "Class is not found" << endl;

exit(-1);

}

if (object ==0 ){

cout << "String object is not created" << endl;

exit(-1);

}

jmethodID mid;

//(Ljava/lang/String;)I表示參數爲java.lang.String，返回int

mid= Object::env->GetMethodID(clazz,"compareTo", "(Ljava/lang/String;)I");

if (mid==0){

cerr<< "GetMethodID Error for class" << endl;

exit(-1);

}

jstring jstr = Object::env->NewStringUTF(anotherString);

cout << "invoking method" << endl;

//調用方法

jint z=Object::env->CallIntMethod(object,mid,jstr);

//返回結果

return z;

}

int String::indexOf(char *str)

{

if (Object::env ==NULL)

{

cout << "JVM is not created" << endl;

exit(-1);

}

if (clazz ==0 ){

cout << "Class is not found" << endl;

exit(-1);

}

if (object ==0 ){

cout << "String object is not created" << endl;

exit(-1);

}

jmethodID mid;

mid= Object::env->GetMethodID(clazz,"indexOf", "(Ljava/lang/String;)I");

if (mid==0){

cerr<< "GetMethodID Error for class" << endl;

exit(-1);

}

jstring jstr = Object::env->NewStringUTF(str);

cout << "invoking method" << endl;

jint z=Object::env->CallIntMethod(object,mid,jstr);

return z;

}

bool String::endsWith(char *str)

{

if (Object::env ==NULL)

{

cout << "JVM is not created" << endl;

exit(-1);

}

if (clazz ==0 ){

cout << "Class is not found" << endl;

exit(-1);

}

if (object ==0 ){

cout << "String object is not created" << endl;

exit(-1);

}

jmethodID mid;

mid= Object::env->GetMethodID(clazz,"endsWith", "(Ljava/lang/String;)Z");

if (mid==0){

cerr<< "GetMethodID Error for class" << endl;

exit(-1);

}

jstring jstr = Object::env->NewStringUTF(str);

cout << "invoking method" << endl;

bool z=Object::env->CallBooleanMethod(object,mid,jstr);

return z;

}

const char * String::replaceAll(char *regex, char *replacement)

{

if (Object::env ==NULL)

{

cout << "JVM is not created" << endl;

exit(-1);

}

if (clazz ==0 ){

cout << "Class is not found" << endl;

exit(-1);

}

if (object ==0 ){

cout << "String object is not created" << endl;

exit(-1);

}

jmethodID mid;

mid= Object::env->GetMethodID(clazz,"replaceAll", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;");

if (mid==0){

cerr<< "GetMethodID Error for class" << endl;

exit(-1);

}

jvalue array[2];

jstring jreg = Object::env->NewStringUTF(regex);

jstring jstr = Object::env->NewStringUTF(replacement);

array[0].l=jreg;

array[1].l=jstr;

cout << "invoking method" << endl;

//傳入參數，調用replaceAll方法

jobject z=Object::env->CallObjectMethodA(object,mid,array);

const char *result=Object::env->GetStringUTFChars((jstring)z, 0);

return (const char *)result;

}

3．測試

編寫測試代碼

using namespace std;

int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])

{

int nRetCode = 0;

if (!AfxWinInit(::GetModuleHandle(NULL), NULL, ::GetCommandLine(), 0))

{

cerr << _T("Fatal Error: MFC initialization failed") << endl;

nRetCode = 1;

}

else

{

//創建JVM

Object::BeginJVM();

String test("hello");

//調用replaceAll

const char *result=test.replaceAll("l","z");

//返回結果

cout<< result <<endl;

//關閉JVM

Object::EndJVM();

}

return nRetCode;

}

4．運行

編譯需要 jni.h和jvm.lib文件。

jni.h在[JAVA_HOME]/include

jvm.lib在[JAVA_HOME]/lib

運行需要jvm.dll

jvm.dll在[JAVA_HOME]/ jre/bin/client

運行結果如下：

invoking method

hezzo

Press any key to continue

儘管本文的代碼很有意思，但我還沒有想到有什麼價值，以及應用到實際項目中的理由。

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