jni
时间：2010-09-02 来源：cj_gameboy
作为主调方的Java源程序TestJNI.java如下。
代码清单15-4 在Linux平台上调用C函数的例程——TestJNI.java
1. public class TestJNI
2. {
3. static
4. {
5. System.loadLibrary("testjni");//载入静态库，test函数在其中实现
6. }
7.
8. private native void testjni(); //声明本地调用
9.
10. public void test()
11. {
12. testjni();
13. }
14.
15. public static void main(String args[])
16. {
17. TestJNI haha = new TestJNI();
18. haha.test();
19. }
20. }
TestJNI.java声明从libtestjni.so（注意Linux平台的动态链接库文件的扩展名是.so）中调用函数testjni()。
在Linux平台上，遵循JNI规范的动态链接库文件名必须以“lib”开头。例如在上面的Java程序中指定的库文件名为“testjni”，则实际的库文件应该命名为“libtestjni.so”。
编译TestJNI.java，并为C程序生成头文件：
java TestJNI.java
javah TestJNI
提供testjni()函数的testjni.c源文件如下。
代码清单15-5 在Linux平台上调用C函数的例程——testjni.c
#include <stdio.h>
#include <TestJNI.h>
JNIEXPORT void JNICALL Java_TestJNI_testjni(JNIEnv *env, jobject obj){
printf("haha---------go into c!!!\n");
}
编写Makefile文件如下，JDK安装的位置请读者自行调整：
libtestjni.so:testjni.o
gcc -rdynamic -shared -o libtestjni.so testjni.o
testjni.o:testjni.c TestJNI.h
gcc -c testjni.c -I./ -I/usr/java/jdk1.6.0_00/include -I/usr/java/jdk1.6.0_00/include/linux
在Makefile文件中，我们描述了最终的 libtestjin.so依赖于目标文件testjni.o，而testjni.o则依赖于testjni.c源文件和TestJNI.h头文件。请注 意，我们在将testjni.o连接成动态链接库文件时使用了“-rdynamic”选项。
执行make命令编译testjni.c。Linux平台和在Windows平台上类似，有3种方法可以让Java程序找到并装载动态链接库文件。
— 将动态链接库文件放置在当前路径下。
— 将动态链接库文件放置在LD_LIBRARY_PATH环境变量所指向的路径下。注意这一点和Windows平台稍有区别，Windows平台参考PATH环境变量。
— 在启动JVM时指定选项“-Djava.library.path”，将动态链接库文件放置在该选项所指向的路径下。
从下一节开始，我们开始接触到在JNI框架内Java调用C程序的一些高级话题，包括如何传递参数、如何传递数组、如何传递对象等。
各种类型数据的传递是跨平台、跨语言互操作的永恒话题，更复杂的操作其实都可以分解为各种 基本数据类型的操作。只有掌握了基于各种数据类型的互操作，才能称得上掌握了JNI开发。从下一节开始，环境和步骤不再是阐述的重点，将不再花费专门的篇 幅，例程中的关键点将成为我们关注的焦点。
15.2.2.3 传递字符串
到目前为止，我们还没有实现Java程序向C程序传递参数，或者C程序向Java程序传递参数。本例程将由Java程序向C程序传入一个字符串，C程序对该字符串转成大写形式后回传给Java程序。
Java源程序如下。
代码清单15-6 在Linux平台上调用C函数的例程——Sample1
public class Sample1
{
public native String stringMethod(String text);
public static void main(String[] args)
{
System.loadLibrary("Sample1");
Sample1 sample = new Sample1();
String text = sample.stringMethod("Thinking In Java");
System.out.println("stringMethod: " + text);
}
}
Sample1.java以“Thinking In Java”为参数调用libSample1.so中的函数stringMethod()，在得到返回的字符串后打印输出。
Sample1.c的源程序如下。
代码清单15-7 在Linux平台上调用C函数的例程——Sample1.c
#include <Sample1.h>
#include <string.h>
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_Sample1_stringMethod(JNIEnv *env, jobject obj, jstring string)
{
const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, string, 0);
char cap[128];
strcpy(cap, str);
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, string, str);
int i=0;
for(i=0;i<strlen(cap);i++)
*(cap+i)=(char)toupper(*(cap+i));
return (*env)->NewStringUTF(env, cap);
}
首先请注意函数头部分，函数接收一个jstring类 型的输入参数，并输出一个jstring类型的参数。jstring是jni.h中定义的数据类型，是JNI框架内特有的字符串类型，因为jni.h在 Sample1.h中被引入，因此在Sample1.c中无须再次引入。
程序的第4行是从JNI调用上下文中获取UTF编码的输入字符，将其放在指针str所指向 的一段内存中。第9行是释放这段内存。第13行是将经过大写转换的字符串予以返回，这一句使用了NewStringUTF()函数，将C语言的字符串指针 转换为JNI的jstring类型。JNIEnv也是在jni.h中定义的，代表JNI调用的上下文，GetStringUTFChars()、 ReleaseStringUTFChars()和NewStringUTF()均是JNIEnv的函数。
15.2.2.4 传递整型数组
本节例程将首次尝试在JNI框架内启用数组：C程序向Java程序返回一个定长的整型数组成的数组，Java程序将该数组打印输出。
Java程序的源代码如下。
代码清单15-8 在Linux平台上调用C函数的例程——Sample2
public class Sample2
{
public native int[] intMethod();
public static void main(String[] args)
{
System.loadLibrary("Sample2");
Sample2 sample=new Sample2();
int[] nums=sample.intMethod();
for(int i=0;i<nums.length;i++)
System.out.println(nums[i]);
}
}
Sample2.java调用libSample2.so中的函数intMethod()。Sample2.c的源代码如下。
代码清单15-9 在Linux平台上调用C函数的例程——Sample2.c
#include <Sample2.h>
JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_Sample2_intMethod(JNIEnv *env, jobject obj)
{
inti = 1;
jintArray array;//定义数组对象
array = (*env)-> NewIntArray(env, 10);
for(; i<= 10; i++)
(*env)->SetIntArrayRegion(env, array, i-1, 1, &i);
/* 获取数组对象的元素个数 */
int len = (*env)->GetArrayLength(env, array);
/* 获取数组中的所有元素 */
jint* elems = (*env)-> GetIntArrayElements(env, array, 0);
for(i=0; i<len; i++)
printf("ELEMENT %d IS %d\n", i, elems[i]);
return array;
}
Sample2.c涉及了两个jni.h定义的整型数 相关的数据类型：jint和jintArray，jint是在JNI框架内特有的整数类型。程序的第7行开辟出一个长度为10 的jint数组。然后依次向该数组中放入元素1-10。第11行至第16行不是程序的必须部分，纯粹是为了向读者们演示GetArrayLength() 和GetIntArrayElements()这两个函数的使用方法，前者是获取数组长度，后者则是获取数组的首地址以便于遍历数组。
15.2.2.5 传递字符串数组
本节例程是对上节例程的进一步深化：虽然仍然是传递数组，但是数组的基类换成了字符串这样一种对象数据类型。Java程序将向C程序传入一个包含中文字符的字符串，C程序并没有处理这个字符串，而是开辟出一个新的字符串数组返回给Java程序，其中还包含两个汉字字符串。
Java程序的源代码如下。
代码清单15-10 在Linux平台上调用C函数的例程——Sample3
public class Sample3
{
public native String[] stringMethod(String text);
public static void main(String[] args) throws java.io.UnsupportedEncodingException
{
System.loadLibrary("Sample3");
Sample3 sample = new Sample3();
String[] texts = sample.stringMethod("java编程思想");
for(int i=0;i<texts.length;i++)
{
texts[i]=new String(texts[i].getBytes("ISO8859-1"),"GBK");
System.out.print( texts[i] );
}
System.out.println();
}
}
Sample3.java调用libSample3.so中的函数stringMethod()。Sample3.c的源代码如下：
代码清单15-11 在Linux平台上调用C函数的例程——Sample3.c
#include <Sample3.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define ARRAY_LENGTH 5
JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_Sample3_stringMethod(JNIEnv *env, jobject obj, jstring string)
{
jclass objClass = (*env)->FindClass(env, "java/lang/String");
jobjectArray texts= (*env)->NewObjectArray(env, (jsize)ARRAY_LENGTH, objClass, 0);
jstring jstr;
char* sa[] = { "Hello,", "world!", "JNI", "很", "好玩" };
int i=0;
for(;i<ARRAY_LENGTH;i++)
{
jstr = (*env)->NewStringUTF( env, sa[i] );
(*env)->SetObjectArrayElement(env, texts, i, jstr);//必须放入jstring
}
return texts;
}
第9、10行是我们需要特别关注的地方：JNI框架并 没有定义专门的字符串数组，而是使用jobjectArray——对象数组，对象数组的基类是jclass，jclass是JNI框架内特有的类型，相当 于Java语言中的Class类型。在本例程中，通过FindClass()函数在JNI上下文中获取到java.lang.String的类型 （Class），并将其赋予jclass变量。
在例程中我们定义了一个长度为5的对象数组texts，并在程序的第18行向其中循环放入预先定义好的sa数组中的字符串，当然前置条件是使用NewStringUTF()函数将C语言的字符串转换为jstring类型。
本例程的另一个关注点是C程序向Java程序传递的中文字符，在Java程序中能否正常显 示的问题。在笔者的试验环境中，Sample3.c是在Linux平台上编辑的，其中的中文字符则是用支持GBK的输入法输入的，而Java程序采用 ISO8859_1字符集存放JNI调用的返回字符，因此在“代码清单15-10在Linux平台上调用C函数的例程——Sample3”的第14行中将 其转码后输出。
15.2.2.6 传递对象数组
本节例程演示的是C程序向Java程序传递对象数组，而且对象数组中存放的不再是字符串，而是一个在Java中自定义的、含有一个topic属性的MailInfo对象类型。
MailInfo对象定义如下。
代码清单15-12 在Linux平台上调用C函数的例程——MailInfo
public class MailInfo {
public String topic;
public String getTopic()
{
return this.topic;
}
public void setTopic(String topic)
{
this.topic=topic;
}
}
Java程序的源代码如下。
代码清单15-13 在Linux平台上调用C函数的例程——Sample4
public class Sample4
{
public native MailInfo[] objectMethod(String text);
public static void main(String[] args)
{
System.loadLibrary("Sample4");
Sample4 sample = new Sample4();
MailInfo[] mails = sample.objectMethod("Thinking In Java");
for(int i=0;i<mails.length;i++)
System.out.println(mails[i].topic);
}
}
Sample4.java调用libSample4.so中的objectMethod()函数。Sample4.c的源代码如下。
代码清单15-14 在Linux平台上调用C函数的例程——Sample4.c
#include <Sample4.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define ARRAY_LENGTH 5
JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_Sample4_objectMethod(JNIEnv *env, jobject obj, jstring string)
{
jclass objClass = (*env)->FindClass(env, "java/lang/Object");
jobjectArray mails= (*env)->NewObjectArray(env, (jsize)ARRAY_LENGTH, objClass, 0);
jclass objectClass = (*env)->FindClass(env, "MailInfo");
jfieldID topicFieldId = (*env)->GetFieldID(env, objectClass, "topic", "Ljava/lang/String;");
int i=0;
for(;i<ARRAY_LENGTH;i++)
{
(*env)->SetObjectField(env, obj, topicFieldId, string);
(*env)->SetObjectArrayElement(env, mails, i, obj);
}
return mails;
}
程序的第9、10行读者们应该不会陌生，在上一节的例 程中已经出现过，不同之处在于这次通过FindClass()函数在JNI上下文中获取的是java.lang.Object的类型（Class），并将 其作为基类开辟出一个长度为5的对象数组，准备用来存放MailInfo对象。
程序的第12、13行的目的则是创建一个jfieldID类型的变量，在JNI中，操作对 象属性都是通过jfieldID进行的。第12行首先查找得到MailInfo的类型（Class），然后基于这个jclass进一步获取其名为 topic的属性，并将其赋予jfieldID变量。
程序的第18、19行的目的是循环向对象数组中放入jobject对象。 SetObjectField()函数属于首次使用，该函数的作用是向jobject的属性赋值，而值的内容正是Java程序传入的jstring变量 值。请注意在向对象属性赋值和向对象数组中放入对象的过程中，我们使用了在函数头部分定义的jobject类型的环境参数obj作为中介。至此，JNI框 架固有的两个环境入参env和obj，我们都有涉及。
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