Linux下jni实现

最近研究Android，涉及到JNI调用。虽然我对Java语言有所了解，但是还没有接触过JNI。今天在Unix Center的Ubuntu上面用JNI实现了“经典”的“Hello world”程序。通过这个简单的程序把JNI的一些小知识进行一下总结。

什么是JNI

JNI是Java native interface的简写，可以译作Java原生接口。Java可以通过JNI调用C/C++的库，这对于那些对性能要求比较高的Java程序无疑是一个福音。

使用JNI也是有代价。大家都知道JAVA程序是运行在JVM之上的，可以做到平台无关。但是如果Java程序通过JNI调用了原生的代码（比如c/c++等），则Java程序就丧失了平台无关性。最起码需要重新编译原生代码部分。所以应用JNI需要好好权衡，不到万不得已，请不要选择JNI，可以选择替代方案，比如TCP/IP进行进程间通讯等等。这也是为什么谷歌的Android平台的底层虽然用JNI实现，但是他不建议开发人员用JNI来开发Android上面的应用的原因。将会丧失Android上面的应用程序平台无关性。

JNI的简单示例

下面我就用JNI实现一个经典的“Hello World”程序。该程序在Java中通过JNI调用c函数实现“Hello World”的输出。创建该程序分为以下步骤：

1、创建一个Java程序（HelloWorld.java）定义原生的c/c++函数。

2、用javac编译HelloWorld.java生成HelloWorld.class。

3、用javah带-jni参数编译HelloWorld.class生成HelloWorld.h文件，该文件中定义了c的函数原型。在实现c函数的时候需要。

4、创建HelloWorld.c，实现HelloWorld.h定义的函数。

5、编译HelloWorld.c生成libHelloWorld.so。

6、在java虚拟机运行java程序HelloWorld。

下面我们就一步一步来实现这个程序。

创建HelloWorld.java

class HelloWorld
{
	private native void print();
	public static void main(String[] args)
	{
		new HelloWorld().print();
	}

	static
	{
		System.loadLibrary("HelloWorld");
	}
}

注意print方法的声明，关键字native表明该方法是一个原生代码实现的。另外注意static代码段的System.loadLibrary调用，这段代码表示在程序加载的时候，自动加载libHelloWorld.so库。

编译HelloWorld.java

在命令行中运行如下命令：

javac HelloWorld.java

在当前文件夹编译生成HelloWorld.class。

生成HelloWorld.h

在命令行中运行如下命令：

javah -jni HelloWorld

在当前文件夹中会生成HelloWorld.h。打开HelloWorld.h将会发现如下代码：

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloWorld */

#ifndef _Included_HelloWorld
#define _Included_HelloWorld
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     HelloWorld
 * Method:    print
 * Signature: ()V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_print
  (JNIEnv *, jobject);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

该文件中包含了一个函数Java_HelloWorld_print的声明。这里面包含两个参数，非常重要，后面讲实现的时候会讲到。

实现HelloWorld.c

创建HelloWorld.c文件输入如下的代码：

#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include "HelloWorld.h"

JNIEXPORT void JNICALL 

    Java_HelloWorld_print(JNIEnv *env, jobject obj)
{
	printf("Hello World!\n");
}

注意必须要包含jni.h头文件，该文件中定义了JNI用到的各种类型，宏定义等。

另外需要注意Java_HelloWorld_print的两个参数，本例比较简单，不需要用到这两个参数。但是这两个参数在JNI中非常重要。

env代表java虚拟机环境，Java传过来的参数和c有很大的不同，需要调用JVM提供的接口来转换成C类型的，就是通过调用env方法来完成转换的。

obj代表调用的对象，相当于c++的this。当c函数需要改变调用对象成员变量时，可以通过操作这个对象来完成。

编译生成libHelloWorld.so

在Linux下执行如下命令来完成编译工作：

cc -I/usr/lib/jvm/java-6-sun/include/linux/
   -I/usr/lib/jvm/java-6-sun/include/
    -fPIC -shared -o libHelloWorld.so HelloWorld.c

在当前目录生成libHelloWorld.so。注意一定需要包含Java的include目录（请根据自己系统环境设定），因为Helloworld.c中包含了jni.h。

另外一个值得注意的是在HelloWorld.java中我们LoadLibrary方法加载的是“HelloWorld”，可我们生成的Library却是libHelloWorld。这是Linux的链接规定的，一个库的必须要是：lib+库名+.so。链接的时候只需要提供库名就可以了。

运行Java程序HelloWorld

大功告成最后一步，验证前面的成果的时刻到了：

java HelloWorld

如果你这步发生问题，如果这步你收到java.lang.UnsatisfiedLinkError异常，可以通过如下方式指明共享库的路径：

java -Djava.library.path='.' HelloWorld

当然还有其他的方式可以指明路径请参考《在Linux平台下使用JNI》。

我们可以看到久违的“Hello world!”输出了。

总结

本文只是一个JNI简单调用，当然JNI还有很多东西需要学习。如有错误之处请不吝指教。